Новая математическая модель, созданная исследователями из Университета Брауна, имела возможность оказать помощь инженерам руководить формированием морщины, структур и складки сгиба в громадном разнообразии материалов. Это может кроме этого оказать помощь ученым осознать, как эти структуры формируются по собственной природе. Работа издана на Слушаниях Королевского общества A.«По собственной природе у жёстких материалов довольно часто имеется более твёрдые поверхности и более послушное основание внизу.
Мы именуем ту твёрдую поверхность ‘пограничным слоем жесткости’», сообщил Кюнг-Сук Ким, учитель разработки в Брауне, что выполнил изучение с научным сотрудником Мейзеном Диэбом. «В случае если у Вас имеется такая совокупность, и Вы сжимаете ее, она начинает скреплять пряжкой и вырабатывать большое количество разных образцов на поверхности».Те структуры включают морщины, складки, сгибы и горные хребты.
В работе, опубликованной в прошедшем сезоне, Ким и Диэб закаталогизировали формирование этих структур – они назвали их состояниями «морщины» – в теоретической модели эластичного тела. С данной последней бумагой они моделируют пункты перехода между этими структурами, потому, что материалы с пограничным слоем жесткости сжаты – наблюдающий в особенности на переход от морщины, дабы смяться.Модель говорит о том, что при низком сжатии, морщины начинают формироваться через поверхность. Но потому, что сжатие возрастает, модель определяет критические точки, в которых группы ряби неожиданно исчезают из поверхности, дабы организовать единственную складку – острая депрессия, где твёрдая поверхность погружается вниз в основание.
Зная, что пункт сморщивания, названного локализацией, критически ответствен для многих заявлений, сообщил Ким.Один пример находится в эластичной электронике. Элементы схемы в эластичных устройствах сделаны на узких пленках. Те фильмы в большинстве случаев делаются из металла, что свидетельствует, что они ломаются, в случае если протянуто.
Дабы не допустить это, инженеры помещают морщины первоначально в их фильмы. Те морщины дают помещение фильма, дабы простираться мало, не ломаясь – как весна.
Но в случае если те фильмы будут через чур мягкими и сожмут через чур много, морщины локализуют в складку. «Если Вы получите складку в основание, фильм сломается», сообщил Ким. «Так, надежность схемы связана с этим процессом локализации».Ким и Диэб кроме этого смоделировали степень, до которой локализация обратима. Иначе говоря когда складка формируется в материале, как она не мнется, в то время, когда сжатие смягчено?
Они нашли, что уровень сжатия, нужный, дабы создать складку, отличается от того, что требуется, дабы отменять его.«В случае если у Вас имеется складка, и после этого Вы расслабляете собственный напряжение мало, морщины не возвращаются сразу же», сообщил Ким. «Это держит собственную форму складки.
Мы продемонстрировали, что Вам необходимо намного больше расслабленного состояния, дабы вернуть морщины».В дополнение к помощи инженерам надежды Кима модель, которую он и Диэб создали, окажет помощь ученым осознать процессы сжатия в естественных совокупностях кроме этого. У людской кожи имеется граница жесткости как теоретический материал, что смоделировали Ким и Диэб.
Так, модель может предложить познание того, как морщины и форма складок в коже и имели возможность оказать помощь в проектировании неестественной мягких властей и кожи робота. Человеческий мозг покрыт складками и морщинами. Быть может, модели как это, Ким говорит, смогут пролить свет на то, как сжатие приводит к травме головного мозга.
«Мы устанавливаем математическую структуру для понимания, как это трудится», сообщил Ким.Работа была поддержана Университетом Кореи Науки и техники, Университетом Материалов и Кореи Оборудования и американского Национального научного фонда (DMR-0520651).