Bikube-materiale kan gøre fly-vinger bevægelige

Følsomt elektronisk udstyr i eksempelvis satellitter og lufthavnenes kontroltårne kan ligesom bekymrede naboer til mobilmaster snart få beskyttelse af et nyt materiale udviklet af en EU-støttet, europæisk forskergruppe.

Forskerne har bygget piezoelektriske sensorer og aktuatorer (PZT), der kan beskytte mod elektromagnetisk stråling, ind i et såkaldt celleopbygget materiale, som er let at bygge ind i selv komplicerede konstruktioner. Materialet er opbygget efter inspiration fra de indre af en bikube.

"Honeycomb"-princippet har været kendt siden 1920'erne, og materialet er i dag almindeligt anvendt i ekstremt lette sandwichkonstruktioner.

Det bikube-lignende materiale. (Foto: University of Bristol) Illustration: University of Bristol

Nu er det lykkedes forskerne at bygge honeycomb og PZT sammen, forklarer Dr. Fabrizio Scarpa, der er lektor i intelligente materialer på universitetet i Bristol i England og leder af projektet.

»Projektet er specielt på den måde, at det - ifølge vores oplysninger - er første gang det er lykkedes at indbygge sensorer i honeycomb-materialets tynde vægge.«

Sensorerne og aktuatorerne kan udsende mikrobølger på udvalgte frekvenser inden for frekvensområdet 100 MHz til 5 GHz, som man ønsker at lukke ude. Pladerne, som sensorerne bliver bygget ind i, er, som man kan læse ud af projektnavnet Chismacomb (CHiral SMArt honeyCOMB), opbygget af asymmetriske honeycomb-former.

Det nye honeycomb-materiale har et negativt Poisson-forhold. Det vil sige, at de i modsætning til de fleste andre materialer udvider sig, når de bliver strukket.

Pladerne kan skifte form

Forskergruppen har fundet en metode, hvor man kan indbygge sensorerne og aktuatorerne i pladerne ved hjælp af rapid-prototyping teknikker og Resin Transfer Molding.

»Vi har udviklet værktøjer og maskiner, der nu gør, at vi kan masseproducere Chismacomb-pladerne. Men jeg kan ikke fortælle mere detaljeret om det, fordi vi har nogle patentansøgninger i gang,« siger Fabrizio Scarpa.

Pladernes høje styrke og muligheden for at indbygge PZT har imidlertid også åbnet for en helt anden udnyttelse af Chismacomb og lignende materialer, fortæller han.

»I samarbejde med et amerikansk universitet og med støtte fra det amerikanske militær er vi gået i gang med at udvikle teknologien til brug i fly. For med de piezoelektriske materialer indbygget kan vi få honeycomb-materialerne til at skifte form. Det er meget anvendeligt i specielt overlydsfly.«

Kun overfladen skifter form

Bristol-forskerne har testet en flyvinge, hvor det indre af vingekassen var opbygget af honeycomb-materiale med PZT. Vingen kan ændre form ved at påsætte en elektrisk spændingsforskel over de piezoelektriske materialer, og forskerne kan endda ændre vingens overflade ved hjælp af PZT.

»Honeycomb-materialet har den egenskab, at når du aktiverer aktuatoren-delen ved lave frekvenser, opnås kun en deformation på honeycomb-materialets yderflader - ikke inde i honeycomb-cellerne. De ydre deformationer er meget lokalt placerede. Derfor kan man afhængigt af frekvensen skabe rynker eller bølger på udvalgte steder på vingens overflade. Dette er interessant, for på den måde kan du kontrollere vingeoverfladens respons, når den eksempelvis rammes af en chokbølge,« forklarer Fabrizio Scarpa.

På lang sigt betyder det, at man både kan få fly, hvor vingeformen kan ændres og overlydsfly, der ikke støjer så meget, hævder han.

Foreløbigt arbejder forskerne videre med både at forbedre de mekanisk-strukturelle og de elektromagnetiske egenskaber.

Dokumentation

Pressemeddelelse fra universitetet i Bristol
Artikel fra The Engineer
Forskningsprojektets hjemmeside

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

"Honeycomp"-princippet har været kendt

Chismacomb (CHiral SMArt honeyCOMB)

masseproducere Chismacomp-pladerne.

af honeycomb-materiale med PZT

inde i honeycom-cellerne.

Pick your choice! :)

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten