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Morphogenesis02:19

Morphogenesis

28.7K
Plant morphogenesis—the development of a plant’s form and structure—involves several overlapping developmental processes, including growth and cell differentiation. Precursor cells differentiate into specific cell types, which are organized into the tissues and organ systems that make up the functional plant.
28.7K
Plastic Deformations01:19

Plastic Deformations

175
Plastic deformation represents a fundamental concept in materials science, which explains the irreversible change in the shape of a material when it experiences stress beyond its elastic capability. This phenomenon is important in structural engineering, especially in designing and analyzing cantilever beams—structures that are securely fixed at one end and bear loads at the opposite end. When these beams are subjected to loads within their elastic range, they will return to their...
175
Surface Tension and Surface Energy01:16

Surface Tension and Surface Energy

1.8K
When a paint brush is immersed in water, the bristles wave freely inside the water. When it is taken out, the bristles stick together. The reason behind this effect is surface tension.
Consider a beaker filled with liquid. The bulk molecules in the liquid experience equal attractive forces on all sides with the surrounding molecules. However, the surface molecules experience a net attractive force downward due to the bulk molecules. The surface of the liquid behaves like a stretched membrane,...
1.8K
Surface Tension of Fluid01:22

Surface Tension of Fluid

443
Surface tension is a fundamental property of fluids, occurring at the boundary between a liquid and a gas or between two immiscible liquids. This phenomenon arises from the cohesive forces between molecules at the fluid's surface, creating an effect similar to a stretched elastic membrane. Inside each fluid, molecules are equally attracted in all directions by neighboring molecules, but surface molecules experience a net inward force, resulting in surface tension.
Surface tension varies...
443
Plastic Deformations of Members with a Single Plane of Symmetry01:21

Plastic Deformations of Members with a Single Plane of Symmetry

119
When a structural member undergoes plastic deformation due to bending, it is crucial to understand the position of the neutral axis and the stress distribution. This member, characterized by a single plane of symmetry, exhibits a uniform stress distribution, with negative stress above the neutral axis and positive stress below. Notably, the neutral axis does not align with the centroid of the cross-section. This misalignment is typical in cases where the cross-section is not rectangular or...
119

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  • 1Department of Mechanical Engineering and Materials Science, Duke University, Durham, NC, USA.

Nature
|September 21, 2022
PubMed
Resumen
Este resumen es generado por máquina.

Los investigadores desarrollaron una nueva superficie mecánica capaz de cambiar de forma dinámica. Este sistema de material blando utiliza fuerzas de Lorentz reprogramables para cambios de forma 3D rápidos y precisos, superando las limitaciones en las tecnologías actuales de materia blanda.

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Área de la Ciencia:

  • Física de la materia blanda
  • Ciencias de los materiales
  • Robótica y máquinas blandas

Sus antecedentes:

  • Los materiales blandos de transformación dinámica son cruciales para los organismos vivos y las tecnologías emergentes como las máquinas blandas, la electrónica flexible y los medicamentos inteligentes.
  • La materia blanda sensible existente puede cambiar de forma, pero carece de las capacidades de transformación continua necesarias para los procesos naturales, lo que dificulta las aplicaciones.
  • La reprogramación de las formas después de la fabricación es un desafío debido a la física compleja y las perturbaciones ambientales, lo que limita el diseño y el control inversos deterministas.

Objetivo del estudio:

  • Introducir una nueva superficie mecánica con capacidades dinámicas de cambio de forma.
  • Para demostrar las transformaciones de forma complejas y continuas en sistemas de materia blanda.
  • Para permitir el diseño basado en datos y el control preciso de materiales blandos para aplicaciones avanzadas.

Principales métodos:

  • Fabricación de una meta-superficie mecánica mediante el uso de trazas de metal filamentoso.
  • Actuación a través de fuerzas de Lorentz distribuidas y reprogramables generadas por corrientes eléctricas en un campo magnético estático.
  • Implementación de una estrategia de retroalimentación de imágenes estéreo in situ con un esquema de accionamiento controlado digitalmente guiado por un algoritmo de optimización.

Principales resultados:

  • La meta-superficie demostró capacidades de transformación complejas y dinámicas con tiempos de respuesta de menos de 0,1 segundos.
  • El sistema logró una forma 3D de alta precisión transformándose en una amplia gama de formas objetivo.
  • La meta superficie se adaptó con éxito a las perturbaciones extrínsecas e intrínsecas, manteniendo la fidelidad de la forma.

Conclusiones:

  • La meta-superficie mecánica desarrollada supera las limitaciones en la transformación actual de la materia blanda.
  • El enfoque basado en datos y guiado por la optimización permite un control preciso y la reprogramación de las formas de materiales blandos.
  • Este trabajo allana el camino para aplicaciones avanzadas en máquinas blandas, electrónica y medicina que requieren transformación dinámica de la forma.