Всем привет! Прошло уже две недели с начала учебного года и хотелось бы подвести небольшие итоги по произошедшему за это время на нашей кафедре.

❕В конце первой недели мы вышли на шашлыки со студентами. Максимально неформальное мероприятие. Но первый блин комом и пришлось быстро менять место проведения из-за фестиваля в парке технических видов спорта😔. По итогу вышли на набережную, где в спокойной обстановке пообщались. Это было первое подобное неформальное мероприятие в этом году, но, надеемся, что подобное будет происходить регулярно и станет нашей традицией.

❗️В конце второй недели наши студенты решили самоогранизоваться и собрались вместе, чтобы поиграть в настольные игры на кафедре, пообщаться друг с другом и просто отдохнуть. В прошлом семестре несколько раз получилось собраться и в этом мы решили не отставать и продолжать подобные встречи на кафедре.

#новостикафедры

❕ Сегодня хотелось бы написать о новых открытиях в области, которой непосредственно занимается наша кафедра. Каждую неделю выходит очень много статей, мы же постараемся самые интересные найти и рассказать о них понятным языком.

✅ На повестке дня статья под названием "Восприятие фазовых переходов в невзаимных механических метаматериалах посредством электромагнитного резонанса", опубликованная 17 сентября в журнале science.

❗️По сути, работа находится на стыке механики деформируемого твердого тела, метаматериалов, электродинамики и машинного обучения. Цель - создание и изучение невзаимных механических метаматериалов. Это тела(структуры), чья реакция на какое-либо воздействия зависит от его направления. Но авторы статьи пошли дальше и решили оснастить эти метаматериалы системой самодиагностики, которая позволит определять состояние структуры в пространстве.

📌 Начать стоит с конструкции этого метаматериала. Базовый элемент(ячейка) материала является бистабильным, то есть устойчив лишь в двух состояниях, названных ON и OFF соответственно. Переход между ними осуществляется через значительный энергетический барьер. В исследуемом материале применяются два разных полимера с контрастными свойствами: PETG(жёсткий, линейно-упругий) и TPU(мягкий, гиперупругий) из которых именно второй обеспечивает большую деформацию и бистабильность за счёт нелинейного отклика.

❓ Но как именно управлять этим материалом на практике? Авторы на этот вопрос отвечают. Сначала они показали, что при изменении геометрического параметра можно изменять скорость волны переключения состояния, классифицируя их на "быструю", "среднюю" и "медленную", что является прямым следствием изменения барьера потенциальной энергии.

‼️ Но самое интересное - система самодиагностики. Она преобразует метаматериал в сенсорную систему. Каждая механическая ячейка оснащается электрическим LC-контуром, физически связанным с ее подвижными частями. При изменении механического состояния ячейки меняется геометрия катушки, отчего изменяется ее индуктивность, что сдвигает резонансную частоту всего контура. Цепочка из 5 таких ячеек представляет собой сложную связанную электрическую систему. Ее спектр отклика является уникальным для каждой возможной комбинации состояний ячеек. Это создаёт "штрих-код" для всей конфигурации ячеек.

📌 Для расшифровки этих спектров используется сверточная нейросеть. Она обучается сопоставлять спектральный отклик с бинарным кодом состояний ячеек. Эта система продемонстрирована в качества "мозг-компьютера" для ввода информации и работы во влажной среде.

❓ Как это реализовать, можно спросить, но авторы создали рабочий прототип мягкого робота, который задействует все вышеописанные технологии. Главная особенность - управление за счёт направленного распространения волн(строго говоря, солитонных) переключения в его структуре. Этот робот может в реальном времени "чувствовать" свою форму и конфигурацию. Также показано, что такой робот способен выполнять различные задачи: движение по прямой, перенос груза и т.д.

‼️ Эта статья прекрасно показывает, какие работы проводятся сейчас на стыке разных направлений науки, но также нельзя не отметить, что вклад молекулярной физики огромен и что она применяется активно в реальных проектах.

#технологическийдайджест