Cum funcționează suprafețele inteligente pentru morfora

Când îți este frig, nu trebuie să-i spui pielii tale „este timpul să faci mușcături de gâscă”. Știe ce să facă pe baza condițiilor cu care se confruntă. Smorphs funcționează la fel. Oleksii Sergieiev / ThinkStock

Data viitoare când te uiți în jos și vezi celulită pe coapse, nu disperați: Acele șobolani ar putea să vă facă mai rapid și mai aerodinamic.

Nu, nu glumim. După ce aflați despre suprafețele inteligente morfabile, puteți constata că brânza ta de casă este ceva demn de sărbătorit. Veți învăța, de asemenea, că obținerea autoturismului într-o furtună de grindină poate fi bună pentru economia de combustibil - cel puțin în anumite situații de conducere. Cu toate acestea, înainte de a începe să sărbătoresc scufundările în mașină sau în piele, trebuie să știți cum funcționează suprafețele inteligente morfabile.

Suprafețele morfabile inteligente sau smorfele sunt suprafețe care se schimbă ca răspuns la condițiile din jurul și în interiorul lor. Pielea ta este ca un smorph. Dacă condițiile din interiorul pielii dvs. se schimbă, cum ar fi dacă crești în greutate, pielea se schimbă odată cu ea. Începeți să loviți Doritoarea prea tare, de exemplu, și burta ta va crește. Vestea bună este că, spre deosebire de blugii tăi, pielea ta va crește odată cu ea. Dacă ai fost vreodată însărcinată sau ai văzut burtica unei femei însărcinate, știi că pielea ta se poate întinde învățat și strâns pe o parte a corpului în creștere. Atunci când acea parte a corpului se micșorează de la a avea un bebeluș sau de a tranzacționa Doritos pentru bastoane de morcov, pielea se va micsora, de asemenea, în jos..

Desigur, pielea noastră nu se întinde întotdeauna perfect în jos. După o scădere mare în greutate, putem avea pielea liberă și vergeturile. Cu toate acestea, pielea nu răspunde numai la condițiile din interiorul corpului. Petreceți prea mult timp în cadă și veți primi degetele încrețite. Plecați afară dezbrăcați într-o zi rece și veți primi denivelări de gâscă (precum și o citare, din moment ce nuditatea publică este ilegală în majoritatea locurilor). Smorphs-ul este un fel de piele, întrucât nu sunt întotdeauna netede și elegante și pot răspunde la condițiile din interiorul și din afara corpului. În unele cazuri, dimpleții dintr-un smorph pot îmbunătăți aerodinamica și economia de combustibil pentru mașini. Dacă doar vergeturile tale ar putea face la fel. Continuați să citiți pentru a afla cum mașina pe care o puteți conduce în viitor ar putea avea o piele care se schimbă în formă, care se întunecă un minut și netezește următorul - și totul depinde de condițiile de conducere.

cuprins

1. Dimples și Aerodinamică
2. Smorphs la MIT
3. Suprafețe și mașini inteligente morfabile

Spre deosebire de o minge de golf (care este întunecată tot timpul), un smorph poate trece între a fi neted sau încrețit, în funcție de volumul materialului din interiorul său. Airubon / Thinkstock

Mergeți la raza de conducere într-o după-amiază frumoasă și veți vedea inspirația pentru a folosi smorfele pe mașini. Mingile de golf, cu exteriorul încrețit și ridat, au ajutat la informarea unora dintre lucrările pe care inginerii și alți cercetători le fac pe smorphs, cercetări care s-ar putea traduce în piele întunecată - și, prin urmare, economie de combustibil îmbunătățită - pentru mașini.

Bilele de golf nu au fost întotdeauna protejate în mod intenționat. De fapt, până la jumătatea anilor 1800, bilele de golf erau netezite și au devenit protejate doar în timpul jocului. Faptul că vei fi lovit de o sută de ori pe rundă îți va pune câteva ding-uri și dents, până la urmă. Când jucătorii de golf au început să observe că bilele mai vechi, dințate, mergeau mai departe, au început să ceară aceeași performanță și din noile mingi de golf. Și atunci când producătorii au început să vândă bile dinte, s-a născut balonul de golf modern înnegrit.

Mâncărurile de pe o minge de golf o ajută să meargă mai departe, deoarece scufundările nu permit aerului să se „lipească” de minge. În schimb, dimpleții perturbă aerul cel mai aproape de minge în timp ce călătorește. Fiecare umplere face pentru un mic mic ciclon în jurul mingii. În loc să pară ca o sferă netedă cu aerul care călărește peste ea, suprafața mingii sfârșește aratând ca o plimbare cu ceainic: o sferă care călătorește prin aer, dar cu cercuri mai mici de aer răsucit în jurul său. Această mișcare de vârtej ajută la mișcarea aerului în jurul bilei mai repede, ceea ce reduce rezistența vântului cu mingea. O rezistență mai mică la vânt înseamnă că este nevoie de mai puțină energie pentru a muta mingea la o distanță dată.

La o mașină, mai puțină rezistență la vânt înseamnă că este nevoie de mai puțină energie pentru a merge mai departe pe drum. Asta se traduce într-o economie mai bună de combustibil sau dacă vorbești despre mașini electrice, mai puțină epuizare a bateriei. Totuși, nu vă duceți un club de golf la mașină. Dimensiunile de pe mașini îmbunătățesc eficiența doar în anumite situații. Acolo intră smorfii.

Cercetătorii de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts au creat smorfii pe bază de silicon care reacționează la condiții și diminuează tracțiunea de aer cu care se confruntă, devenind slabi sau netezi. Jorge Salcedo / ThinkStock

Aceasta este doar o presupunere, dar șansele sunt că majoritatea consumatorilor nu vor dori să cumpere o mașină pre-protejată, chiar dacă aceasta îmbunătățește economia de combustibil. Chestia este că micile scad rezistența vântului în unele situații. În alte situații, o piele netedă este de preferat. La fel ca propria ta piele, o suprafață inteligentă morfabilă se poate adapta la condițiile din jurul ei.

Gândiți-vă la smorphs ca la baloane: Când aruncați un balon, suprafața lui devine netedă și strânsă. Cu toate acestea, dacă volumul de aer din interiorul balonului se modifică - spuneți din cauza unei scurgeri sau a unei schimbări a temperaturii aerului - suprafața balonului devine moale și flexibilă. În cazul smorfilor, pe care oamenii de știință speră că vor îmbunătăți aerodinamica și eficiența combustibilului în mașini, acestea s-ar încreți. Aceste riduri ar putea fi de mare ajutor atunci când vine vorba de construirea de mașini mai eficiente.

Schimbarea de la neted la întunecat acoperă componenta "morfabilitate" a suprafețelor inteligente morfabile, dar și partea "inteligentă" a numelui este o componentă cheie. Când îți este frig, nu trebuie să-i spui pielii tale „este timpul să faci mușcături de gâscă”. Știe ce să facă pe baza condițiilor cu care se confruntă. Smorphs funcționează la fel. Reacționează la condițiile cu care se confruntă pentru a face cea mai aerodinamică suprafață.

Cercetătorii de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts au creat smorfii pe bază de silicon care reacționează la condiții și diminuează tracțiunea de aer cu care se confruntă, devenind slabi sau netezi. Pentru a face oboseala, cercetătorii depresurizează spațiul interior al smorfului. Smorph-ul reacționează la schimbarea volumului interior, cum ar fi pielea cuiva care și-a pierdut brusc burtica de bere, formând un model de riduri și oboseală. Când volumul interior este crescut, smorful se netezește.

La o mașină, senzori, computer și software ar putea fi conectați la pielea exterioară a vehiculului, verificând măsurătorile de tracțiune și reglând caracteristicile pielii, după cum este necesar pentru a reduce rezistența și a îmbunătăți economia de combustibil..

Această sferă este realizată dintr-un polimer moale cu un centru gol și o acoperire subțire a unui polimer rigid. Acesta se micșorează atunci când aerul este pompat din centrul gol, ceea ce face să se micșoreze. Pedro Reis / MIT

Spre deosebire de o minge de golf sau de coapsele mătușii mele Mabel (ambele sunt întunecate tot timpul), un smorph poate trece între a fi neted sau încrețit, în funcție de volumul materialului din interiorul său. O minge de golf nu trebuie să facă acest lucru, deoarece rareori depășește o viteză în care îndoielile sale încetează să-și îmbunătățească aerodinamica. Mașinile, pe de altă parte, pot merge mult mai repede decât bilele de golf. La viteze mari, adâncurile cresc de fapt rezistența la vânt. Și de aceea v-am spus să nu vă lăsați să adăugați propriile dimpleuri în mașină. Când lovești pe autostradă, acele cămăși de casă vor începe să te încetinească.

Cercetătorii consideră că smorfii vor permite reglarea exterioară a unei mașini, pentru a minimiza tracțiunea și maximiza aerodinamica, în funcție de condiții. În cazul în care mașina merge relativ încet, smorph-ul își poate scoate înălțimea și poate reduce atât tracțiunea, cât și cantitatea de energie necesară pentru a se deplasa. Atunci când mașina merge mai repede, smorph se poate netezi pentru a permite mașinii să alunece prin aer. Senzorii din exteriorul mașinii pot citi rezistența la vânt și regla pielea mașinii, după cum este necesar.

Mașinile de astăzi sunt concepute pentru a fi la fel de aerodinamice pe cât pot fi în majoritatea situațiilor. Dar ceea ce câștigă mașina în aerodinamică generală, ea pierde în aerodinamică pentru situații specifice. O mașină cu o piele smorph s-ar putea schimba constant pentru a deveni cât mai eficientă, indiferent de condiții.

Mașinile cu suprafețe morfabile inteligente sunt încă o cale de ieșire, dar smorphs deschid câteva posibilități interesante nu numai pentru proiectarea auto, dar și pentru inginerie aerospațială și chiar pentru materiale de construcție. O clădire cu o suprafață smorphable, de exemplu, ar putea fi capabilă să reziste la vânturi mai bune decât una realizată cu materiale tradiționale.

Curat, nu? Și ai crezut că celulita ta nu face nimic pentru tine.

Notă a autorului: Cum funcționează suprafețele inteligente cu aspect morfabil

Când vă gândiți la modul de îmbunătățire a economiei de combustibil pentru mașini, majoritatea oamenilor acasă folosesc tehnologia care deplasează efectiv mașina - sau ce o alimentează. Abia de curând, cu utilizarea materialelor precum aluminiu și fibra de carbon pe mașinile de piață de masă, am început să ne întrebăm dacă materialele pe care le folosim pentru a construi mașini pot contribui la o eficiență îmbunătățită. Atunci când majoritatea oamenilor își imaginează mașina viitorului, ei se gândesc la o mașină super șmecheră care circulă prin trafic. O mașină care se schimbă de formă, cu pielea întunecată, poate să nu aibă aceleași senzații sau aspect Tron-esque, dar cu siguranță mă face să mă simt mai bine în ceea ce privește apele pe care le-am pus în garderoba mea în timp ce încercam să parchez paralel săptămâna trecută.

Articole similare

• Cum funcționează aerodinamica
• Cum funcționează tunelurile vântului
• Cum funcționează mașinile electrice
• Poate o mașină să obțină 100 de mile pe galon?
• 10 dispozitiv de economisire a combustibilului
• [Quiz] Smart-uri auto: conducere verde

surse

• Bennington-Castro, Joseph. „Suprafețele inteligente ale morfelor se pot diminua în voie”. Buletinul MRS. 39. 8. 655-655. August 2014. (20 octombrie 2014) http://journals.cambridge.org/action/displayAbstract?fromPage=online&aid=9319822&fileId=S0883769414001766
• Chandler, David L. „Suprafețele morfabile ar putea reduce rezistența la aer”. Știri MIT. 24 iunie 2014. (20 octombrie 2014) http://newsoffice.mit.edu/2014/morphable-surfaces-could-cut-air-resistance-0624
• Greu, Andrew. "Asta nu este Bubblegum; Este vorba despre pielea automobilelor a Morții de la MIT pentru viitor." Tendințe digitale. 29 iulie 2014. (20 octombrie 2014) http://www.digitaltrends.com/cars/smorph/
• Stockton, Nick. „Cele mai rapide mașini de mâine ar putea fi acoperite în piele morfală”. Wired. 24 iulie 2014. (20 octombrie 2014) http://www.wired.com/2014/07/the-futures-fastest-cars-could-be-covered-in-morphable-skins/