Pedeorelha | Sådan fungerer Smart Morfable Surfaces

Cameron Merritt
0
2493
189

Når du er kold, behøver du ikke fortælle din hud "det er tid til at få gåsehud." Den ved, hvad de skal gøre, baseret på de forhold, det står overfor. Smorphs fungerer på samme måde. Oleksii Sergieiev / ThinkStock

Næste gang du kigger ned og ser cellulite på lårene, fortvivl ikke: Disse huler kan faktisk gøre dig hurtigere og mere aerodynamisk.

Nej, vi laver ikke noget. Når du lærer om smarte morfable overflader, kan du opleve, at din kropslig cottage cheese er noget værd at fejre. Du lærer også, at det kan være godt for din brændstoføkonomi at få din bil bulket i en haglstorm - i det mindste i nogle kørselssituationer. Før du begynder at fejre buler i din bil eller din hud, skal du vide, hvordan smarte morfable overflader fungerer.

Smart, morfable overflader eller smorfer er overflader, der ændrer sig som reaktion på forholdene omkring og inde i dem. Din hud er på en måde som en smorph. Hvis forholdene inde i din hud ændrer sig, som hvis du går i vægt, ændrer din hud sig med det. Begynd at slå Doritos for hårdt, for eksempel, og din mave vil vokse. Den gode nyhed er, i modsætning til dine jeans, vil din hud vokse med den. Hvis du nogensinde har været gravid eller set en gravid kvindes mave, ved du, at din hud kan strække undervist og stram over en voksende kropsdel. Når den kropsdel krymper fra at have en baby eller handle Doritos med gulerodsstænger, vil huden normalt også krympe ned igen.

Naturligvis krymper vores hud ikke altid perfekt igen. Efter et stort vægttab kan vi have løs hud og strækmærker. Huden reagerer dog ikke kun på forhold i kroppen. Brug for lang tid i karbadet, så får du rynke fingre. Gå udenfor nøgen på en kold dag, så får du gåsehud (samt en henvisning, da offentlig nøgenhed de fleste steder er ulovlig). Smorphs er en slags lignende hud, idet de ikke altid er glatte og slanke, og de kan reagere på forhold i og uden for kroppen. I nogle tilfælde kan hulerne i en smorph forbedre aerodynamik og brændstoføkonomi for biler. Hvis kun dine strækmærker kunne gøre det samme. Fortsæt med at læse for at lære, hvordan den bil, du muligvis kører i fremtiden, kan have en skift, der skifter form, der er dæmpet et minut og glatter det næste - og det hele afhænger af kørselsforholdene.

Indhold

Dimpler og aerodynamik
Smorphs på MIT
Smart morfable overflader og biler

I modsætning til en golfbold (som hele tiden er forskudt), kan en smorph skifte mellem at være glat eller rynket, afhængigt af lydstyrken på materialet deri. Airubon / Thinkstock

Gå på køreområdet på en dejlig eftermiddag, og du kan se inspiration til at bruge smorfer på biler. Golfkugler med deres svage, rynkede ydre hjalp til med at informere noget om det arbejde, ingeniører og andre forskere udfører på smorfer, forskning, der kunne oversætte til svimmel hud - og derfor forbedret brændstoføkonomi - til biler.

Golfkugler blev ikke altid med vilje buler. Faktisk indtil midten af 1800-tallet var golfbolde glatte og blev kun buleret under spillet. At komme hit hundrede eller så gange per runde vil alligevel sætte nogle dykker og buler på dig. Da golfspillere begyndte at bemærke, at de ældre, bulede bolde gik længere, begyndte de også at kræve den samme præstation fra nye golfkugler. Og da producenterne begyndte at sælge bulede bolde, blev den moderne forskudte golfbold født.

Fordybningerne på en golfbold hjælper den med at gå længere, fordi bulerne ikke tillader luften at "klæbe" fast på bolden. I stedet for ødelægger hulerne luften tættest på bolden, når den bevæger sig. Hver hulning sørger for en lille mini-cyklon omkring bolden. I stedet for at ligne en glat kugle med luft, der bevæger sig over den, ender kuglens overflade ud som en tekoppetur: en kugle, der rejser gennem luften, men med mindre cirkler af vridende luft rundt omkring den. Den hvirvlende bevægelse hjælper med at flytte luften omkring bolden hurtigere, hvilket mindsker vindmodstanden, som kuglen vender mod. Mindre vindmodstand betyder, at der kræves mindre energi for at bevæge bolden en given afstand.

På en bil betyder mindre vindmodstand, at mindre energi er nødvendigt for at komme videre ad vejen. Det betyder bedre brændstoføkonomi, eller hvis du taler om elbiler, mindre batteriudtømning. Men tag ikke en golfklub til din bil. Dimpler på biler forbedrer kun effektiviteten i visse situationer. Det er her, smorfer kommer ind.

Dette er bare en gæt, men oddsen er, at de fleste forbrugere ikke ønsker at købe en forudbuet bil, selvom det forbedrer brændstoføkonomien. Sagen er, at huler kun mindsker vindmodstand i nogle situationer. I andre situationer foretrækkes en glat hud. Ligesom din egen hud kan en smart, morfabel overflade tilpasse sig forholdene omkring den.

Tænk på smorfer som balloner: Når du sprænger en ballon op, bliver dens overflade glat og stram. Men hvis volumenet af luft inde i ballonen ændres - f.eks. På grund af en lækage eller en ændring i lufttemperaturen - bliver ballonens overflade blød og bøjelig. I tilfælde af smorfer, som forskerne håber at vil forbedre aerodynamikken og brændstofeffektiviteten i biler, ville de blive rynkende. Disse rynker kan være en stor hjælp, når det kommer til at bygge mere effektive biler.

Ændring fra glat til forskudt dækker "morfabilitet" -komponenten i smarte morfable overflader, men den "smarte" del af navnet er også en nøglekomponent. Når du er kold, behøver du ikke fortælle din hud "det er tid til at få gåsehud." Den ved, hvad de skal gøre, baseret på de forhold, det står overfor. Smorphs fungerer på samme måde. De reagerer på de forhold, de står overfor for at gøre den mest aerodynamiske overflade.

Forskere ved Massachusetts Institute of Technology har oprettet silikonebaserede smorfer, der reagerer på forhold og mindsker lufttrækket, de står over for ved at blive svimmel eller glat. For at gøre hulerne, gør forskerne de indre rum i smorph depressur. Smorph reagerer på ændringen i det indre volumen, som hud på nogen, der pludselig mistede sin ølmage ved at danne et mønster af rynker og huler. Når det indvendige volumen øges, glatter smoren ud.

På en bil, sensorer, en computer og software kunne tilsluttes køretøjets ydre hud, kontrollere trækmålinger og justere hudens egenskaber efter behov for at reducere modstand og forbedre brændstoføkonomi.

Denne kugle er lavet af blød polymer med et hult centrum og en tynd belægning af en stivere polymer. Det bliver dæmpet, når luften pumpes ud af det hule centrum, hvilket får den til at krympe. Pedro Reis / MIT

I modsætning til en golfbold eller min tante Mabels lår (som begge er forsænket hele tiden), kan en smorph skifte mellem at være glat eller rynket, afhængigt af lydstyrken på materialet deri. En golfbold behøver ikke at gøre dette, fordi den sjældent går over en hastighed, hvor dens huler holder op med at forbedre sin aerodynamik. Biler kan derimod gå meget hurtigere end golfkugler. Ved høje hastigheder øger hulerne faktisk vindmodstand. Og det er derfor, vi sagde, at du skulle holde på med at tilføje dine egne huler til din bil. Når du rammer motorvejen, begynder disse hjemmelavede buler at bremse dig.

Forskere mener, at smorfer vil give det ydre af en bil mulighed for at justere for at minimere træk og maksimere aerodynamik, afhængigt af forholdene. Hvis bilen kører relativt langsomt, kan smorph fremkalde sine hulder og reducere både træk og den mængde energi, bilen har brug for at bevæge sig. Når bilen går hurtigere, kan smorph glatte sig ud for at lade bilen glide gennem luften. Sensorer på ydersiden af bilen kan læse vindmodstand og justere bilens hud efter behov.

Biler i dag er designet til at være så aerodynamiske, som de kan være i de fleste situationer. Men hvad bilen får ved generel aerodynamik, mister den i aerodynamik i specifikke situationer. En bil med en smorph hud kan konstant skifte for at blive så effektiv som muligt, uanset forholdene.

Biler med smarte morfable overflader er stadig en vej væk, men smorfer åbner nogle spændende muligheder for ikke kun bildesign, men også rumfartsteknik og endda byggematerialer. En bygning med en smorbar overflade kan f.eks. Være i stand til at modstå høj vind bedre end en, der er lavet med traditionelle materialer.

Pæn, ikke? Og du troede, at din cellulite ikke gjorde noget for dig.

Forfatterens note: Sådan fungerer morfable overflader

Når du tænker på, hvordan du forbedrer brændstoføkonomi til biler, er de fleste hjemme i den teknologi, der faktisk flytter bilen - eller hvad der brændstof den. Det er først for nylig, med brugen af materialer som aluminium og carbonfiber på massemarkedsbiler, at vi er begyndt at stille spørgsmålstegn ved, om de materialer, vi bruger til at bygge biler, kan bidrage til forbedret effektivitet. Når de fleste mennesker forestiller sig fremtidens bil, tænker de på en super glat bil, der skærer gennem trafikken. En formskiftende bil med forskudt hud har måske ikke helt den samme Tron-esque-fornemmelse eller -udseende, men det får mig bestemt til at føle mig bedre over den bukke, jeg har lagt i min fender, mens jeg forsøgte at parallelle park i sidste uge.

relaterede artikler

Sådan fungerer aerodynamik
Sådan fungerer vindtunneler
Sådan fungerer elbiler
Kan en bil komme 100 miles pr. Gallon?
10 brændstofbesparende enhedshakker
[Quiz] Car Smarts: Green Driving

Kilder

Bennington-Castro, Joseph. "Smarte, morfable overflader kan dæmpes efter ønske." MRS Bulletin. 39. 8. 655-655. August 2014. (20. oktober 2014) http://journals.cambridge.org/action/displayAbstract?fromPage=online&aid=9319822&fileId=S0883769414001766
Chandler, David L. "Morfable overflader kunne skære luftmodstand." MIT Nyheder. 24. juni 2014. (20. oktober 2014) http://newsoffice.mit.edu/2014/morphable-surfaces-could-cut-air-resistance-0624
Svært, Andrew. "Det er ikke bobleværn; det er MIT's 'Morphable' Automobile Skin of the Future." Digitale tendenser. 29. juli 2014. (20. oktober 2014) http://www.digitaltrends.com/cars/smorph/
Stockton, Nick. "Morgendagens hurtigste biler kunne dækkes i morfable skind." Wired. 24. juli 2014. (20. oktober 2014) http://www.wired.com/2014/07/the-futures-fastest-cars-could-be-covered-in-morphable-skins/