Menyalurkan Energi Mekanik Dalam Arah Yang Diinginkan

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Followers: 0

Beranda > Tekan > Menyalurkan energi mekanik ke arah yang disukai

Abstrak:
Sebuah kelompok penelitian yang dipimpin oleh para ilmuwan dari RIKEN Center for Emergent Matter Science telah mengembangkan bahan unik, berdasarkan nanofiller yang tertanam dalam hidrogel, yang dapat menyalurkan energi mekanik ke satu arah tetapi tidak ke arah lain, bertindak dengan cara “nonresiprokal”. Dengan material komposit ini – yang dapat dibuat dalam berbagai ukuran – tim dapat menggunakan gerakan getaran naik-turun untuk membuat tetesan cairan naik di dalam material melawan gravitasi. Dengan demikian, menggunakan bahan ini memungkinkan untuk memanfaatkan getaran acak dan memindahkan materi ke arah yang diinginkan.

Menyalurkan energi mekanik ke arah yang disukai

Saitama, Jepang | Diposting pada 14 April 2023

Menyalurkan energi ke arah yang disukai adalah properti penting yang benar-benar memungkinkan kehidupan. Banyak fungsi biologis dasar seperti fotosintesis dan respirasi sel dimungkinkan dengan menyalurkan fluktuasi acak di alam dengan cara yang tidak timbal balik, untuk menjauhkan sistem dari peningkatan entropi, seperti iblis Maxwell yang terkenal. Misalnya, perangkat yang memungkinkan energi bergerak secara istimewa ada dalam elektronik, di mana mereka memungkinkan arus AC diubah menjadi arus DC. Perangkat serupa digunakan di bidang fotonik, magnet, dan suara. Namun, meskipun banyak kegunaan potensial, membuat perangkat yang menyalurkan energi mekanik terbukti lebih sulit.

Sekarang, kelompok yang dipimpin RIKEN telah mengembangkan bahan yang luar biasa namun seragam yang relatif mudah diproduksi dan dapat menjalankan fungsi ini. Untuk membuatnya, kelompok tersebut menggunakan hidrogel – bahan lunak yang sebagian besar terbuat dari air dan jaringan poliakrilamida – dan nanofiller graphene oxide tertanam ke dalamnya pada sudut miring. Hidrogel dipasang pada lantai, sehingga bagian atas dapat bergerak saat mengalami gaya geser tetapi tidak pada bagian bawah. Dan pengisi diatur pada sudut miring, sehingga miring searah jarum jam dari atas ke bawah. Ketika gaya geser diterapkan dari kanan ke kiri ke nanofiller yang condong, mereka cenderung melengkung dan karenanya kehilangan ketahanannya. Tetapi jika gaya dari arah lain, dan nanofiller menghadap menjauh darinya, gaya geser yang diterapkan hanya membuat mereka meregang lebih lama, dan mereka mempertahankan kekuatannya. Hal ini memungkinkan lembaran berubah bentuk ke satu arah tetapi tidak ke arah yang lain, dan faktanya kelompok tersebut mengukur perbedaan ini, menemukan bahwa bahan tersebut kira-kira 60 kali lebih tahan dalam satu arah daripada arah lainnya.

Sebagai percobaan untuk mendemonstrasikan apa yang sebenarnya bisa dilakukan, mereka membuat balok bahan dan meletakkannya di atas dudukan yang bergetar. Bergantung pada arah kemiringan nanofiller yang disematkan, material mampu menyalurkan energi getaran melalui material untuk membuat tetesan bergerak ke kanan atau ke kiri. Mereka juga dapat menggunakan getaran untuk menggerakkan gerakan memutar yang dapat dikontrol searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. Saat memasang dudukan getar secara vertikal, tetesan cairan berwarna yang diletakkan di atas hidrogel bergerak ke atas melawan gravitasi seolah-olah dengan sihir. Dengan cara ini, gerakan getaran bolak-balik, yang biasanya tidak berguna, disalurkan untuk menciptakan gerakan bersih.

Akhirnya, sebagai pengujian lebih lanjut, bekerja sama dengan para peneliti dari program RIKEN Hakubi Fellows, kelompok tersebut menempatkan cacing Caenorhabditis elegans pada bahan tersebut, dan meskipun gerakan mereka biasanya acak, mereka akhirnya bergerak ke satu sisi atau sisi lain dari hidrogel. , tergantung pada arah kemiringan nanofiller tertanam.

Menurut Yasuhiro Ishida dari RIKEN Center for Emergent Matter Science yang memimpin proyek tersebut, “Itu adalah hasil yang luar biasa dan mengejutkan, melihat bagaimana energi mekanik dapat disalurkan ke satu arah secara istimewa, dengan cara yang begitu jelas, dan menggunakan bahan yang agak mudah dibuat dan cukup terukur. Di masa mendatang, kami berencana untuk menemukan aplikasi untuk bahan ini, dengan harapan kami dapat menggunakannya untuk memanfaatkan energi getaran secara efektif yang selama ini dianggap sebagai limbah.”

####

Untuk informasi lebih lanjut, silakan klik di sini

Kontak:
Jens Wilkinson
RIKEN
Kantor: 81-484-621-424

Jika Anda punya komentar, silakan Kontak kita.

Penerbit rilis berita, bukan 7th Wave, Inc. atau Nanotechnology Now, semata-mata bertanggung jawab atas keakuratan konten.

Bookmark: