přírodní morf
ptačí morf
Výzkumníci a pozorovatelé již dlouho poznali, že ptáci a různí jiní létající tvorové mění polohu svých tělesných struktur za letu, aby prováděli určité manévry nebo přizpůsobovali profil letadla měnícím se letovým podmínkám.
Tento orel se opírá nohama o tělo, aby se snížil aerodynamický odpor. Všimněte si také roztažení křídel (obvykle se používá ke zpomalení) a roztažení peří na nich, aby se rozbily víry na konci křídel, které zvyšují odpor.
Dalším známým příkladem proměny designu letadla je zatahovací podvozek, který u letadla slouží ke stejnému účelu jako u ptáka, když za letu přitáhne nohy k tělu.
To znamená, že tento typ transformace dramaticky snižuje aerodynamický odpor, což zase zvyšuje energetickou účinnost dravců, a to také vede k úspoře paliva v letadlech.
Mezi další příklady přestavby „low-tech“ patří pohyblivé ovládací plochy používané k přenosu sil a točivého momentu na letadlo za účelem manévrování a stability, „lamely“, „štěrbiny“ a „klapky“, které vyčnívají a přetvářejí křídlo a poskytují větší vztlak při nižších otáčkách. vzletové a přistávací rychlosti a šikmá křídla, která umožňují letadlu létat efektivně při velmi proměnlivých rychlostech, například při přechodu z podzvukového na nadzvukový let.
Tyto minulé příklady technologií morfování byly ve své době jistě přelomové, ale nyní se staly poměrně běžnými – některé se za morfování ani nepočítají.
Morfování kovu
Ve skutečnosti od té doby, co člověk začal kovat kov ohněm, je známo, že „stav kovu“ je proměnlivý.
Evropané, kteří ve 1930. letech minulého století testovali kov na „pružnost“ a namáhání, poznamenali, že některé slitiny (obsahující hliník) mohou vykazovat určitý druh pseudoelasticity (mimochodem je tomu tak).
Byl metal morphing vynalezen v SSSR?
Pro objektivitu si to připomeňme.
Efekt tvarové paměti ve slitinách kovů objevili v SSSR vědci G. V. Kurdyumov a L. G. Khandros a 17. března 1949 byl formalizován jako vědecký objev, empiricky potvrzený a související s bezdifuzními typy fázových přeměn ve slitinách kovů. Otevřený efekt byl experimentálně objeven u slitin na bázi takových kovů, jako je zlato, měď, kobalt, železo a nikl.
Jaký to má smysl?
Status tohoto objevu nebo prohlášení o něm je nižší než jakýkoli patent, i ruský, registrovaný například v USA.
Nemluvě o tom, že objev „efektu tvarové paměti“ jako celku se datuje do roku 1932, kdy švédský chemik Arne Olander poprvé objevil tuto vlastnost ve slitinách zlata a kadmia.
V současné době platný občanský zákoník Ruské federace, vymezující důvody vzniku a postup při výkonu výlučných práv k výsledkům duševní činnosti (duševní vlastnictví), neupravuje právní vztahy související s vědeckými objevy.
V SSSR se navrhovalo chápat vědecký objev jako ustavení dříve neznámých, objektivně existujících a ověřitelných zákonitostí, vlastností a jevů hmotného světa, které zavádějí zásadní změny v úrovni poznání.
Legrační je, že jelikož se světová vědecká komunita nikdy nepodílela na uznání sovětských/ruských objevů, jejich status určovali ruští odborníci, mezi nimiž nikdy nebyli nositelé Nobelovy ceny nebo vědci s h-indexem (HI) při nejméně 30. To znamená, že podle existujících ve světové vědě, podle dohod, žádný z nich nebyl velkým vědcem.
Toto je poznámka pro ty, kteří chtějí objasnit obsah článku na ruské Wikipedii nebo na článcích ruských vědců, včetně šéfa Komise „on pseudoscience“ (The Commission to Combat Pseudoscience – vědecká koordinační organizace spadající pod tzv. Prezidium Ruské akademie věd), „akademik bez přijetí“, jehož IM také nedosahuje 20 let, ale který „všechno ví“ a vše posuzuje.
Žádný čistý kov s tvarovou pamětí (SMA) neexistuje. Vždy jde o slitiny.
Nejobecnější definice.
SPF je skupina kovových slitin, které se mohou vrátit do původního stavu.
Morfování XNUMX. století
Na rozdíl od "low-tech" transformačních návrhů z minulosti je dnes transformující se letadlo definováno jako „Ten, který využívá inovativní akční členy, akční členy a další mechanismy k přizpůsobení svého stavu za účelem zlepšení chování a výkonu při létání ve více prostředích nebo za různých podmínek“.
I přes nedávná staletí inovací v letectví všestrannost moderních letadel zůstává mnohem horší než u biologických prototypů a analogů.
A nyní výzkum v oblasti letecké techniky a designu nadále čerpá nápady a inspiraci z přírody. Je ale také zřejmé, že naše technické možnosti vážně zaostávají za přirozenými schopnostmi božských výtvorů.
Dosažené charakteristiky, vlastnosti a účinky, praktické implikace
efekt tvarové paměti. Materiál může být použit jako ovládací mechanismus pro poskytnutí síly k obnovení tvaru.
Pseudoelasticita. Materiál může být namáhán tak, aby poskytoval velké obnovitelné deformace při relativně konstantních úrovních napětí.
Hystereze. Umožňuje rozptýlení energie během pseudoelastické odezvy.
Vysoké spouštěcí napětí (400–700 MPa). Komponenty s malým průřezem mohou vytvářet značné síly.
Vysoká spouštěcí zátěž (cca 8 %). Komponenty krátké délky mohou zajistit velké pohyby.
Vysoká hustota energie (asi 1200 J/kg). Pro významnou aktivaci je potřeba malé množství materiálu.
XNUMXD provoz. Polykrystalické komponenty SMA vyráběné v různých tvarech poskytujících mnoho užitečných geometrií.
Provozní frekvence. Obtížnost dosažení vysokých rychlostí chlazení komponent omezuje použití ve vysokofrekvenčních aplikacích.
Energetická účinnost (10-15%). Množství tepelné energie potřebné pro provoz je mnohem větší než síla mechanické práce.
Transformací vyvolaná plasticita. Hromadění plasticity během cyklické odezvy nakonec vede k selhání a selhání materiálu.
Některé moderní SPF a jejich vlastnosti
formování prostoru
Oblasti použití slitin s tvarovou pamětí jsou rozmanité.
Jejich přednostní implementace se provádí v oblastech s vysokými poplatky za funkčnost nových produktů: lékařství, letectví a kosmonautika; hašení požárů a ropný a plynárenský průmysl. I v cirkuse...
S přihlédnutím k zájmům publika se budeme zabývat pouze jeho letecko-vojensko-kosmickou aplikací.
Pro letecké aplikace je úspora hmotnosti velmi důležitá. Slitiny s tvarovou pamětí jsou speciální materiály, které poskytují vyšší točivý moment a hmotnost, vyžadují méně celkových dílů a vyžadují méně údržby než konvenční hydraulické pohony potřebné pro řízení letu a motoru.
Toho je dosaženo pomocí efektu tvarové paměti. Při zahřátí nebo ochlazení SMA dochází k vratné fázové změně a jeho původní tvar je obnoven i při opačném zatížení.
To dává těmto materiálům atributy, které potřebují, aby se staly životaschopnou materiálovou náhradou pro různé návrhy v leteckém průmyslu.
Například:
• Materiály hlavních konstrukcí;
• samonabíjecí konstrukce (antény, solární panely atd.);
• mechanismy pro orientaci solárních polí;
• nářadí pro montážní práce (běžky na matice, samoutahovací spony a spojky; svorky, lemy atd.);
• pohony otočných mechanismů (kormidla, uzávěry, poklopy atd.);
• manipulátory atp.
Vlastnosti SMA umožňují vytvářet zařízení, která realizují komplexní kinematiku deformačních pohybů konstrukčních prvků s maximální návratností hmotnosti zařízení, jejich konstrukční jednoduchostí a umístěním v minimálním objemu.
Příklady
V roce 1993 byl na stanici Mir v otevřeném prostoru smontován orientační příhradový nosník Sophora.
Spojky ve formě pouzder v chlazeném stavu byly deformovány pro zvětšení jejich vnitřního průměru. Po zavedení konců trubicových prvků do pouzdra a jeho zahřátí nad teplotu zpětné martenzitické transformace pouzdro zmenšilo vnitřní průměr a poskytlo spolehlivé deformační spojení.
Na stanici Mir byla pomocí SPF pohonu (ve formě drátu, kterým se proháněl elektrický proud k zahřátí) nasazena farma Rapana a rozmístěny dvě antény o průměru 40 m. na vesmírném náklaďáku Progress-20.
Byly samozřejmě i pozdější aplikace.
NASA
NASA vylepšuje kovy obnovující tvar jako inteligentní adaptivní materiály pro kosmické lodě.
Klíčovou roli v tomto úsilí hraje Langley Research Center NASA ve Virginii. Její Materials Center of Excellence horečně pracuje na letadlech, které mění tvar.
Dr. Anna McGowan - ředitelka NASA Material Morphing Program
Anna McGowan, přednáška ve Výzkumném centru NASA v Langley.
Aby objasnila, co je to složitý systém, McGowan nakreslila srovnání s tradičním inženýrstvím, které studovala ve škole.
Pomocí tohoto dlouho zavedeného přístupu jste „vzali velmi složitý systém a neustále ho rozebírali, dokud jste nepřišli na detaily,“ řekla.
"Pak jste jednotlivé části analyzovali jednotlivě, a jakmile jste části porozuměli, zapojili jste to zpět, abyste pochopili celý systém."
Pomocí tohoto dlouho zavedeného přístupu jste „vzali velmi složitý systém a neustále ho rozebírali, dokud jste nepřišli na detaily,“ řekla.
"Pak jste jednotlivé části analyzovali jednotlivě, a jakmile jste části porozuměli, zapojili jste to zpět, abyste pochopili celý systém."
U komplexních systémů však tento lineární redukcionistický přístup nefunguje.
"Složité systémy jsou funkcí průsečíků učení," řekl McGowan. "Teď jsou hranice mezi různými složkami nejasné."
Nebo jinými slovy: "Složité systémy ve strojírenství závisí více na interakci komponent než na komponentech samotných."
Proto je potřeba uvažovat o tvorbě morfických materiálů komplexně, tedy vlastně o tvorbě chytrých morfických systémů.
Tento přístup může být reálně využitelný při vývoji perspektivních kosmických lodí.
S tvarově měnící lodí je možné pomocí takového materiálu řídit snížení odporu, snížení zatížení, snížení hluku a také koordinaci senzorů a aktuátorů.
A co je nejdůležitější, jednoho dne by se takový materiál mohl použít jako základ pro „samoopravnou skořápku kosmické lodi“, která se dokáže sama uzdravit.
Tato konverze umožňuje stroji „pamatovat si“ předchozí konfigurace nebo si „pamatovat“ sám sebe pro budoucí funkce.
Když je materiál schopen přeměny, lze tvar lodi změnit tak, aby vyhovoval prostředí, ve kterém se pohybuje. A takový materiál dokáže „zamaskovat“ letadla a kosmické lodě, což diváky „zmate.
měkká robotika
Terminátor #2 je typický měkký robot
Terminátor je jednou z nejznámějších postav sci-fi filmů.
Ale taková technologie je asi ještě mnoho desítek let daleko, že?
Pravděpodobně ne.
Tekutý kov
Elektrická pole použitá k tvarování kapaliny jsou generovaná počítačem, což znamená, že polohu a tvar tekutého kovu lze naprogramovat a dynamicky řídit.
„Tekuté kovy jsou extrémně slibnou třídou materiálů pro deformovatelné aplikace; jejich jedinečné vlastnosti zahrnují povrchové napětí řízené napětím, vysokou vodivost kapalného stavu a přechod mezi kapalnou a pevnou fází při pokojové teplotě.“
řekl profesor Sriram Subramanian, vedoucí laboratoře INTERACT na univerzitě v Sussexu.
„Jednou z dlouhodobých vizí nás a mnoha dalších badatelů je změnit fyzickou podobu, vzhled a funkčnost jakéhokoli objektu pomocí digitálního ovládání tak, aby vznikl inteligentní, svižné a užitečné objekty, které svou funkčností předčí jakýkoli moderní displej resp. robot".
řekl profesor Sriram Subramanian, vedoucí laboratoře INTERACT na univerzitě v Sussexu.
„Jednou z dlouhodobých vizí nás a mnoha dalších badatelů je změnit fyzickou podobu, vzhled a funkčnost jakéhokoli objektu pomocí digitálního ovládání tak, aby vznikl inteligentní, svižné a užitečné objekty, které svou funkčností předčí jakýkoli moderní displej resp. robot".
Programovatelné tekuté kovy
"Jedná se o novou třídu programovatelných materiálů v tekutém stavu, které se mohou dynamicky transformovat z jednoduchého tvaru kapky na mnoho dalších složitých geometrií kontrolovaným způsobem,"
řekl Yutaka Tokuda, výzkumník projektu na University of Sussex.
řekl Yutaka Tokuda, výzkumník projektu na University of Sussex.
Zatímco výzkum skupiny Tokuda je v plenkách, důkazy, které shromáždili, je inspirovaly k prozkoumání potenciálních aplikací, včetně měkké robotiky a chytré elektroniky.
Digitální ovládání
Tento výzkum umožnil využít počítačem řízená elektrická pole nejen ke změně tvaru tekutého kovu, ale také k jeho pohybu v prostoru.
Vědci mají dlouhodobou vizi, že jednoho dne pomocí digitálního ovládání flexibilních objektů vytvoří „inteligentní, svižné a užitečné objekty, které převyšují funkčnost jakéhokoli moderního displeje nebo robota“.
Nový tvarově měnící chytrý materiál, samoopravný, určený pro měkkou robotiku
Pokrok v oblasti měkké robotiky, nositelné technologie a interakce člověk-stroj vyžaduje novou třídu tažných materiálů, které dokážou adaptivně měnit tvar a jako zdroj energie se spoléhají pouze na ruční elektroniku.
Vědci z Carnegie Mellon University vyvinuli materiál, který vykazuje jedinečnou kombinaci vysoké elektrické a tepelné vodivosti s ovládacími schopnostmi.
Další klíčovou vlastností materiálu je jeho odolnost vůči výraznému poškození.
"U tohoto kompozitu jsme pozorovali elektrické samoléčení a schopnosti detekce poškození, ale detekce poškození šla o krok dále než předchozí kompozity z tekutých kovů."
vysvětlil Michael Ford, výzkumník z Soft Machines Lab a hlavní autor studie.
"Protože poškození vytváří nové vodivé stopy, které mohou aktivovat změnu tvaru, kompozit jedinečně reaguje na poškození."
vysvětlil Michael Ford, výzkumník z Soft Machines Lab a hlavní autor studie.
"Protože poškození vytváří nové vodivé stopy, které mohou aktivovat změnu tvaru, kompozit jedinečně reaguje na poškození."
Vysoká elektrická vodivost materiálu umožňuje kompozitu interagovat s běžnou elektronikou, dynamicky reagovat na dotyk a vratně měnit tvar. Může být použit v jakékoli aplikaci vyžadující roztažnou elektroniku: zdravotnictví, oblečení, nositelná výpočetní technika, asistenční zařízení a roboti a cestování vesmírem.
Práce byla financována z grantu Úřadu pro armádní výzkum.
Nitinol
Nitinol nebo titanniklid - intermetalická sloučenina (chemická sloučenina kovů s pevným poměrem mezi složkami).
Nitinol ve vesmíru
NASA má dlouhou historie provádění materiálových věd a inženýrských experimentů ve vesmíru. Mnoho z těchto studií zůstává utajeno.
Existují informace, že NASA poslala nitinol do vesmíru pro tajné experimenty. Nové informace naznačují, že byl umístěn ve specializovaných testovacích komorách během letů raketoplánů a vesmírných stanic v 1990. letech. A v roce 2017 dokonce na „naší ISS“.
Beztíže a prostředí bez gravitace ve vesmíru mohly poskytnout vodítka k „podivné výrobě a zpracování“ a jak a proč se materiál může „transformovat“.
Bylo také známo, že Wright-Patterson Air Force Research Laboratory (AFRL) vyvinula součásti kosmických lodí sestávající z paměťového kovu (nitinol) a vypustila tyto unikátní morfovací systémy do vesmíru. Společnost Wright-Patterson AFRL po desetiletí vyvíjí systémy kosmických lodí založené na paměťovém kovu.
Samotná základna, která obdržela a zkoumala paměťový kov z Roswellu, využila technologii ve svůj prospěch nejméně při třech demo příležitostech se třemi málo diskutovanými startovacími sondami:
• MIghtSat/FalconSat je malá družice navržená AFRL k testování pokročilých zobrazovacích, komunikačních a kosmických „součástí sběrnic“ ve vesmíru, vypuštěná v roce 2000 na dvouletou misi. Hluboké pátrání v technické literatuře odhaluje odkazy na MightSat vypuštěný do vesmíru pomocí paměťového kovu. Zařízení je označováno jako „AFRL Shape Memory Release Device“ a jeho zkratka je SMARD (nebo Shape Memory Alloy Release Device).
• V červenci 1997 bylo do vesmíru vypuštěno AFRL Lightweight Flexible Solar Array (LFSA). Technickým odkazem je design „slitiny s tvarovou pamětí“ a vytvoření kovového paměťového zařízení AFRL ve spolupráci s NASA, DARPA a Lockheed Martin. Obsahuje velmi tenké kousky nitinolu. Tyto pásy sloužily jako superflexibilní zařízení, na kterých se mohly připojené části lodi otáčet, kývat nebo zamykat.
• Aktuální mise laboratoře ve vesmíru je vesmírná loď Rosetta. Wrightovy výzkumné laboratoře spolupracovaly s Evropskou kosmickou agenturou na kosmické lodi navržené tak, aby jako první obletěla a přistála na kometě. Loď „pronásledující komety“ je vybavena „mechanismem uvolňování plynu s tvarovou pamětí“, specializovaným kovovým paměťovým ventilem.
Rosetta je automatická meziplanetární stanice určená ke studiu komety. Navrženo a vyrobeno Evropskou kosmickou agenturou ve spolupráci s NASA.
Sonda byla vypuštěna v březnu 2004 ke kometě 67P/Churyumov-Gerasimenko. V rámci programu se 12. listopadu 2014 uskutečnilo první měkké přistání sestupového vozidla na světě na povrchu komety.
Sonda byla vypuštěna v březnu 2004 ke kometě 67P/Churyumov-Gerasimenko. V rámci programu se 12. listopadu 2014 uskutečnilo první měkké přistání sestupového vozidla na světě na povrchu komety.
Materiály a technologie SPF v letectví
V minulosti letadla používala variabilní sweep, zatahovací podvozek, zatahovací klapky a lamely a „variabilní nosy“.
Návrat designového myšlení k principům řízení letadel používaných na úsvitu letectví potvrzuje, že vše nové je dobře zapomenuté staré. Morfický koncept v moderním letectví se vrací k principům řízení letadel vyvinutých Otto Lilienthalem.
Například koncept flexibilního nebo morfického křídla je z mnoha důvodů velmi slibný. Rychlosti letadel se zvyšují a to vede k tomu, že se zvyšuje aerodynamické zatížení křídla a jakýkoli šev nebo výstupek samozřejmě ovlivňuje spotřebu paliva. Boj o „hladkost“ aerodynamických forem se stává naléhavým úkolem.
Realizované a potenciální využití
To je pro armádu dvojnásob důležité – jejich morfické aerodynamické plochy přitahují schopností snížit efektivní odraznou plochu letadla v rádiovém dosahu, snížit hmotnost mechanických pohonů – a tím získat rezervy pro zvýšení doletu, manévrovatelnosti a přežití letounu. letadla při bojových srážkách.
Zajímavé jsou také výraznější změny tvaru, zejména změny plochy křídla a řízeného odklonu profilu.
To znamená, že nemluvíme o morphingu jako o abstraktní technologii, ale o konstruktivních řešeních využívajících metamateriály s dříve nedosažitelnými „morfickými“ vlastnostmi.
Letecký dopravní prostředek XNUMX. století
Jde o poměrně starý projekt, byť z 2001. století. Ve skutečnosti se NASA od roku XNUMX snaží vytvořit koncept transformujícího se letadla.
Z dlouhodobého hlediska však NASA doufá, že navrhne transformující se letadlo.
Tento koncept, známý jako „Aerospacecraft of the XNUMXst Century“ a někdy označovaný jako „Morphing Aircraft“, zahrnuje mnoho inteligentních technologií, které umožňují rekonfiguraci za letu pro dosažení optimálního letového výkonu, a je příkladem biomimetické technologie.
V tomto případě je napodoben biologický design ptáka.
Díky použití inteligentních materiálů, které jsou flexibilní a dokážou na povel změnit tvar, může letecký letoun XNUMX. století tvarovat svá křídla tak, že jejich konce rozšíří ven a mírně nahoru, aby jim poskytl optimální zdvih.
Ale po vzletu potřebuje letadlo křídlo, které může nabídnout menší odpor větru při zachování vztlaku. To je důvod, proč se křídla ve výškách nad 3000 XNUMX metrů hroutí dovnitř a otáčejí se dozadu, aby se minimalizoval odpor a zvýšila se rychlost letu.
I když tento program ještě nepřinesl ovoce, je to vzrušující návrh, který poskytuje pohled do budoucnosti.
Zatím se realizují technologicky vyspělejší nápady pro moderní vědu a techniku.
Nákladní letadlo GIGAbay
Jedná se o koncepční návrh, který bude využívat pokročilou keramiku, vlákna a uhlíkové nanotrubice k vytvoření masivní létající nástavby.
Nosnost bude tak velká, že po přistání bude možné letoun proměnit v mobilní elektrárnu, úpravnu vody nebo třeba třípatrovou autonomní nemocnici.
Aby byla zachována integrita této „velké konstrukce“ a neměla společný trup s neustálými změnami tlaku nad ním během letu, může být vybaven vnitřním aktivním podtrupem AFS, který rozděluje tlak pro nejlepší výkon a zabraňuje poškození trup.
AFS se skládá ze struktury z uhlíkových vláken s několika mobilními sekcemi se stovkami senzorů po celé délce a systémem elektrického vzduchového čerpadla se dvěma externími přívody vzduchu, které tlačí nebo táhnou vzduch pod vysokým tlakem;
AFS tímto způsobem znovu přizpůsobuje svou podobu a vše je řízeno různými počítači, které každou milisekundu analyzují situaci.
Letová morfa
Flight morphing je příkladem schopnosti, která zahrnuje mnohem víc než jen strukturální konfigurace, které dávají zvířatům, jako jsou netopýři, ptáci a motýli, schopnost létat.
Morfový let je skutečně velmi všestranná dovednost.
Různé disciplinární aspekty morfování lze rozdělit takto:
Dálkové ovládání: Pobídky pro změnu tvaru.
Hlavní vliv na potenciální aplikaci a vývoj „responzivních“ materiálů má samozřejmě to, jak je lze uvést do pohybu. Opět platí, že přírodní systémy fungují s omezenou paletou pobídek.
V umělém světě dělají vyhlídky na dálkové ovládání a integraci se stávajícími systémy světelná, elektrická a magnetická pole atraktivními kandidáty pro řízení odezvy a zvyšující možnost překračování přirozených limitů.
Hygroskopičnost.
Hydrogely jsou prototypovým materiálem pro hygroskopickou odezvu, která změní velikost více než 1100krát, když částice rozpouštědla zcela proniknou do jejich polymerních sítí a způsobí expanzi v důsledku hydrofilních účinků.
Chemie.
Přítomnost chemikálií je všudypřítomným přirozeným spouštěčem, ať už jde o koncentraci iontů, změnu pH nebo přítomnost konkrétního antigenu. Změna objemu v důsledku chemického spouštění hydrogelů může být až 350násobná.
Ohřívání.
Teplotní odezva je možná nejznámějším spouštěčem pasivního pohybu v umělém světě. Měnící se tepelné koeficienty lze snadno pozorovat a systémy řízení bimetalu na bázi pásů tento přístup používají již od XNUMX. století. Mnoho komerčních plastů, jako jsou polyestery a polyuretany, jsou termoplasty s tvarovou pamětí kvůli jejich snadnému zpracování. Novinkou je však v současnosti jejich využití v aplikacích pro přetváření postprodukce.
Světlo.
Použití elektromagneticky nebo radiačně citlivých materiálů otevírá možnosti pro dálkovou aktivaci a postupnou stimulaci kompatibilní se stávajícími řídicími systémy. Systémy kapalných krystalů jsou dobře známé pro svou světelnou odezvu spouštějící přepínání trans izomerů diskutované dříve. U LCE, polymerních systémů a hydrogelů se ukázalo, že přidání nanočásticových kompozitů s vyladěnými plazmonovými rezonancemi zvyšuje fotoreakci spuštěním zahřívání.
elektřina a magnetismus.
Elektrický impuls akčního potenciálu je klíčovým stimulem pro aktivaci a formování v přírodním světě, kde dochází ke svalové kontrakci z iontových kanálů otevřených napětím řádově 10 mV. Vícenásobné elektroaktivní polymery měnící tvar jsou synteticky známé, žádný z nich nevykazuje vysoké zisky ve svalové interakci: skutečně mnoho z nich vyžaduje kilovolty, aby odpovídaly mírné 20procentní svalové kontrakci.
Filozofie morfování
Citlivost
Létající tvorové a stroje musí být schopni detekovat nebo vnímat stav atmosféry kolem sebe a také svou vlastní polohu a konstrukční konfiguraci, aby byli schopni létat v daném prostředí.
Příklady typů dat, které je třeba shromáždit, zahrnují rychlost vzduchu, nadmořskou výšku, tlak vzduchu, polohu vzhledem k jiným objektům a polohu a tvar jejich křídel v daném okamžiku (to platí zejména při použití morfování).
Tato schopnost může zahrnovat vysoce specializované senzory v letadlech, jako jsou gyroskopy úhlové rychlosti pro měření letové polohy a otvory podél křídla pro měření tlaku vzduchu.
Výpočet
Senzorické signály z očí, uší atd., stejně jako ze specializovaných senzorických systémů, musí být integrovány a zpracovány v mozcích biologických pilotů nebo alternativně v palubním počítači, pokud jsou uvažovány senzorické systémy letadla. Zpracování, které má být provedeno, zahrnuje specializované algoritmy stability letu, navádění, navigace a řízení.
Stabilita letu je možná nejdůležitější z těchto funkcí, protože bez stability není možné zůstat v letu a nedostatek stability za letu může snadno vést k tragickým výsledkům.
V letadlech běží algoritmy stability letu při nejvyšší možné rychlosti zpracování a mají nejvyšší prioritu pro využití procesoru.
Navigace
Hover je funkce, která co nejpřesněji určuje, kde se leták aktuálně nachází, zejména pokud jde o to, kam potřebuje letět.
U biologických letců jsou tyto příkazy elektrické impulsy z mozku, které stimulují specifické svaly a orgány. V letadlech jsou příkazy také elektrické signály, které aktivují elektromotory nebo spouštějí hydraulické ovládání.
Disky
Morfovací let vyžaduje vysoce specializované struktury, ale také vyžaduje specializované ovladače pro pohyb a umístění těchto struktur.
Letová morfa
Každý z těchto „subsystémů“ tedy vyžaduje specializované komponenty, aby mohl plnit svou roli při poskytování zázraků morfování letu.
Způsob interakce těchto subsystémů je však stejně důležitý pro úspěch transformace a pro pozitivní příspěvek k letové schopnosti.
Senzorické výstupy musí poskytovat specifické informace, aby byly užitečné pro stabilitu, řízení a navigaci, a výpočetní schopnosti musí mít dostatečný výpočetní výkon a musí být „propojeny“ způsobem, který efektivně pracuje s těmito informacemi.
Podobně musí mít výpočtová funkce informace o konfiguraci a dynamice akčního členu, aby mohla vydávat příslušné povelové signály k dosažení cíle stability letu a úspěšnému dokončení požadovaného pohybu.
Tento blokový diagram ilustruje vzájemný vztah a vzájemnou závislost hlavních subsystémů zapojených do dosažení zlepšeného letového výkonu.
Když jsou však tyto fyzické komponenty uvažovány v systémovém kontextu, argumenty o složitosti se dostávají na zcela novou úroveň.
Funkční koncept morfického systému, který kombinuje různé třídy struktur, je ukázán z hlediska technologie.
Mozek ptáka musí mít dostatečnou kapacitu k provádění výpočtů potřebných pro život a každodenní činnosti. A letadlo kromě toho potřebuje také odpalovat rakety, střílet a udržovat životaschopnost pilota nebo posádky.
Závěr
Tato diskuse ukazuje, že je stěží možné zohlednit všechny aspekty významného interdisciplinárního problému tvarového morfování, a tím spíše jejich synergické rozpracování.
Existuje další vysvětlení.
Dosažení „ptačí schopnosti“ v letadle, a to i s významnými zdroji soustředěnými v rámci významného výzkumného úsilí, je nemožné, protože ptáci jsou produktem nejen designu, ale také neuvěřitelně schopného konstruktéra s jedinečným pochopením interdisciplinární povahy problému.
(Ačkoli je člověk ještě komplikovanější, schopnost „autonomního létání“ mu není od přírody vlastní. Musíme se smířit a hledat jiné příležitosti s použitím silnějšího intelektu než většina ptáků).
(Ačkoli je člověk ještě komplikovanější, schopnost „autonomního létání“ mu není od přírody vlastní. Musíme se smířit a hledat jiné příležitosti s použitím silnějšího intelektu než většina ptáků).
Jedna věc je ale fantazírovat nebo dokonce prozkoumávat funkčnost a aktivační mechanismy syntetických materiálů měnících tvar, druhá věc je porovnávat naše současné znalosti o samotvorných materiálech se strategiemi nalezenými v přírodě.
Závěr je nevyhnutelný: v dohledné době nebude existovat jediný materiál a výrobní metoda, která by umožnila úplné vlastní zformování jakéhokoli zařízení nebo letadla v souladu s přáními i velmi charismatických vládců, inženýrských a vědeckých komunit.
Výsledky
Na rozdíl od lidí, kteří „původně nebyli zamýšleni létat“, mají ptáci od narození celý svůj „létací aparát“ a jeho podpůrný systém, a kromě toho jsou geneticky vycvičeni, aby toto všechno používali.
Dosažení morfování ptáků v letadle lze dosáhnout pouze vytvořením materiálů a systémů, které přímo reagují na myšlenku pilota.
A co si myslí pilot, například voják, který píše komentáře na fóru VO?
A kam s takovými myšlenkami poletíme i s těmi nejpokročilejšími kosmickými metamateriály?
Taková symbióza člověka a letadla (kosmické lodi) je v dohledné době pro pozemské lidstvo nedosažitelná, ačkoli existují hypotetické prototypy tohoto projektu ...
Ale do této krásné doby je lepší termín "chytrý kov" nepoužívat.
***
Tento článek je pouze preambulí deduktivního vědeckého zkoumání nejlépe střežených amerických tajemství v oblasti průlomového vědeckého vývoje „chytrých“ materiálů, „velmi chytrých“ ve srovnání se všemi výše uvedenými.
Následuje vyprávění (nebo spíše vyšetřování), proč a jak, fragmenty „paměťového kovu“ nalezené na místě havárie UFO v Roswellu v roce 1947 se staly jak koncepčním, tak technickým impulsem pro dnešní „slitiny s tvarovou pamětí“, resp. "transformující kovy", jako je nitinol.
Chcete-li se pokračovat ...