Fonctionnement des surfaces intelligentes et morbables

Lorsque vous avez froid, vous n'avez pas à dire à votre peau "il est temps d'avoir la chair de poule". Il sait quoi faire en fonction des conditions auxquelles il est confronté. Les smorphs fonctionnent de la même manière. Oleksii Sergieiev / ThinkStock

La prochaine fois que vous baisserez les yeux et que vous verrez de la cellulite sur vos cuisses, ne désespérez pas: ces fossettes pourraient en fait vous rendre plus rapide et plus aérodynamique..

Non, nous ne plaisantons pas. Une fois que vous en saurez plus sur les surfaces intelligentes et mordorables, vous constaterez peut-être que votre fromage cottage corporel mérite d'être célébré. Vous apprendrez également que le fait de bosseler votre voiture dans une tempête de grêle peut être bon pour votre économie de carburant - du moins dans certaines situations de conduite. Cependant, avant de commencer à célébrer les bosses de votre voiture ou de votre peau, vous devez savoir comment fonctionnent les surfaces intelligentes morphable..

Les surfaces intelligentes morphable, ou smorphs, sont des surfaces qui changent en réponse aux conditions autour et à l'intérieur d'elles. Votre peau est un peu comme un smorph. Si les conditions à l'intérieur de votre peau changent, comme si vous prenez du poids, votre peau change avec elle. Commencez à frapper trop fort les Doritos, par exemple, et votre ventre grossira. La bonne nouvelle est que, contrairement à vos jeans, votre peau grandira avec. Si vous avez déjà été enceinte ou vu le ventre d'une femme enceinte, vous savez que votre peau peut s'étirer et se resserrer sur une partie du corps en croissance. Lorsque cette partie du corps rétrécit d'avoir un bébé ou d'échanger des Doritos contre des bâtonnets de carottes, la peau se rétrécit généralement également..

Bien sûr, notre peau ne rétrécit pas toujours parfaitement. Après une grosse perte de poids, on peut avoir une peau lâche et des vergetures. La peau ne répond pas seulement aux conditions à l'intérieur du corps. Passez trop de temps dans la baignoire et vous aurez les doigts ridés. Sortez nu par une journée froide et vous aurez la chair de poule (ainsi qu'une citation, car la nudité en public est illégale dans la plupart des endroits). Les smorphes sont un peu comme la peau en ce sens qu'ils ne sont pas toujours lisses et élégants, et ils peuvent répondre aux conditions à l'intérieur et à l'extérieur du corps. Dans certains cas, les alvéoles d'un smorph peuvent améliorer l'aérodynamisme et l'économie de carburant des voitures. Si seulement vos vergetures pouvaient faire de même. Continuez à lire pour savoir comment la voiture que vous pourriez conduire à l'avenir pourrait avoir une peau qui change de forme et qui est alvéolée une minute et lisse la suivante - et tout dépend des conditions de conduite.

Contenu

1. Fossettes et aérodynamique
2. Smorphs au MIT
3. Surfaces et voitures intelligentes morphable

Contrairement à une balle de golf (qui est tout le temps alvéolée), un smorph peut basculer entre être lisse ou froissé, en fonction du volume du matériau à l'intérieur. Airubon / ThinkStock

Dirigez-vous vers le practice par un bel après-midi et vous verrez l'inspiration pour l'utilisation de smorphs sur les voitures. Les balles de golf, avec leur extérieur creux et froissé, ont contribué à informer certains des travaux que les ingénieurs et autres chercheurs font sur les smorphs, des recherches qui pourraient se traduire par une peau alvéolée - et donc une meilleure économie de carburant - pour les voitures..

Les balles de golf n'étaient pas toujours intentionnellement bosselées. En fait, jusqu'au milieu des années 1800, les balles de golf étaient lisses et ne se bosselaient que pendant le jeu. Être frappé une centaine de fois par tour vous mettra des bosses et des bosses sur vous, après tout. Lorsque les golfeurs ont commencé à remarquer que les balles plus anciennes et bosselées allaient plus loin, ils ont commencé à exiger les mêmes performances des nouvelles balles de golf. Et lorsque les fabricants ont commencé à vendre des balles bosselées, la balle de golf alvéolée moderne est née.

Les fossettes sur une balle de golf l'aident à aller plus loin parce que les bosses ne permettent pas à l'air de "coller" à la balle. Au lieu de cela, les fossettes perturbent l'air le plus proche de la balle lors de son déplacement. Chaque fossette forme un petit mini cyclone autour de la balle. Au lieu de ressembler à une sphère lisse avec de l'air voyageant au-dessus, la surface de la balle finit par ressembler à un tour de tasse de thé: une sphère voyageant dans l'air, mais avec de plus petits cercles d'air tordu tout autour. Ce mouvement tourbillonnant aide à déplacer l'air autour de la balle plus rapidement, ce qui réduit la résistance au vent à laquelle la balle fait face. Moins de résistance au vent signifie que moins d'énergie est nécessaire pour déplacer la balle sur une distance donnée.

Sur une voiture, moins de résistance au vent signifie que moins d'énergie est nécessaire pour avancer sur la route. Cela se traduit par une meilleure économie de carburant, ou si vous parlez de voitures électriques, moins d'épuisement de la batterie. N'emmenez pas encore un club de golf dans votre voiture. Les fossettes sur les voitures n'améliorent l'efficacité que dans certaines situations. C'est là que les smorphs entrent en jeu.

Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology ont créé des smorphs à base de silicone qui réagissent aux conditions et réduisent la traînée d'air auxquels ils sont confrontés en devenant alvéolés ou lisses. Jorge Salcedo / ThinkStock

Ce n'est qu'une supposition, mais il y a de fortes chances que la plupart des consommateurs ne veuillent pas acheter une voiture pré-dentée, même si cela améliore l'économie de carburant. Le fait est que les fossettes ne réduisent la résistance au vent que dans certaines situations. Dans d'autres situations, une peau lisse est préférable. Tout comme votre propre peau, une surface morphable intelligente peut s'adapter aux conditions qui l'entourent.

Pensez à des smorphs comme des ballons: lorsque vous gonflez un ballon, sa surface devient lisse et serrée. Cependant, si le volume de l'air à l'intérieur du ballon change - par exemple en raison d'une fuite ou d'un changement de température de l'air - la surface du ballon devient molle et souple. Dans le cas des smorphs, dont les scientifiques espèrent qu'ils amélioreront l'aérodynamisme et le rendement énergétique des voitures, ils se rideraient. Ces rides pourraient être d'une grande aide lorsqu'il s'agit de construire des voitures plus efficaces.

Le passage de lisse à alvéolé couvre le composant «morphability» des surfaces intelligentes morphable, mais la partie «intelligente» du nom est également un élément clé. Lorsque vous avez froid, vous n'avez pas à dire à votre peau "il est temps d'avoir la chair de poule". Il sait quoi faire en fonction des conditions auxquelles il est confronté. Les smorphs fonctionnent de la même manière. Ils réagissent aux conditions auxquelles ils sont confrontés pour rendre la surface la plus aérodynamique.

Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology ont créé des smorphs à base de silicone qui réagissent aux conditions et réduisent la traînée d'air auxquels ils sont confrontés en devenant alvéolés ou lisses. Pour faire les fossettes, les chercheurs dépressurisent l'espace intérieur du smorph. Le smorph réagit au changement de volume intérieur, comme la peau de quelqu'un qui a soudainement perdu son ventre de bière, en formant un motif de rides et de fossettes. Lorsque le volume intérieur est augmenté, le smorph se lisse.

Sur une voiture, des capteurs, un ordinateur et un logiciel peuvent être connectés à la peau extérieure du véhicule, vérifiant les mesures de traînée et ajustant les caractéristiques de la peau au besoin pour réduire la résistance et améliorer l'économie de carburant.

Cette sphère est en polymère souple avec un centre creux et une fine couche d'un polymère plus rigide. Il devient alvéolé lorsque l'air est pompé hors du centre creux, ce qui le fait rétrécir. Pedro Reis / MIT

Contrairement à une balle de golf ou aux cuisses de ma tante Mabel (qui sont toutes deux alvéolées tout le temps), un smorph peut basculer entre être lisse ou froissé, en fonction du volume du matériau à l'intérieur. Une balle de golf n'a pas besoin de faire cela, car elle dépasse rarement une vitesse où ses alvéoles cessent d'améliorer son aérodynamisme. Les voitures, en revanche, peuvent aller beaucoup plus vite que les balles de golf. À haute vitesse, les alvéoles augmentent en fait la résistance au vent. Et c'est pourquoi nous vous avons dit de ne pas ajouter vos propres fossettes à votre voiture. Lorsque vous prenez l'autoroute, ces bosses faites maison commenceront à vous ralentir.

Les chercheurs pensent que les smorphs permettront à l'extérieur d'une voiture de s'ajuster afin de minimiser la traînée et de maximiser l'aérodynamisme, en fonction des conditions. Si la voiture roule relativement lentement, le smorph peut faire ressortir ses fossettes et réduire à la fois la traînée et la quantité d'énergie dont la voiture a besoin pour se déplacer. Lorsque la voiture va plus vite, le smorph peut se lisser pour permettre à la voiture de glisser dans les airs. Les capteurs à l'extérieur de la voiture peuvent lire la résistance au vent et ajuster la peau de la voiture au besoin.

Les voitures d'aujourd'hui sont conçues pour être aussi aérodynamiques qu'elles peuvent l'être dans la plupart des situations. Mais ce que la voiture gagne en aérodynamique générale, elle le perd en aérodynamique pour des situations spécifiques. Une voiture avec une peau lisse pourrait constamment changer pour devenir aussi efficace que possible, quelles que soient les conditions.

Les voitures avec des surfaces intelligentes et morpables sont encore loin, mais les smorphs ouvrent des possibilités intéressantes non seulement pour la conception automobile, mais aussi pour l'ingénierie aérospatiale et même les matériaux de construction. Un bâtiment avec une surface lisse, par exemple, pourrait mieux résister aux vents violents qu'un bâtiment fabriqué avec des matériaux traditionnels.

Neat, hein? Et tu pensais que ta cellulite ne faisait rien pour toi.

Note de l'auteur: Fonctionnement des surfaces intelligentes et morbables

Lorsque vous réfléchissez à la façon d'améliorer l'économie de carburant pour les voitures, la plupart des gens se concentrent sur la technologie qui propulse réellement la voiture - ou ce qui l'alimente. Ce n'est que récemment, avec l'utilisation de matériaux comme l'aluminium et la fibre de carbone sur les voitures grand public, que nous avons commencé à nous demander si les matériaux que nous utilisons pour construire des voitures peuvent contribuer à améliorer l'efficacité. Lorsque la plupart des gens imaginent la voiture du futur, ils pensent à une voiture super lisse qui tranche la circulation. Une voiture qui change de forme avec une peau alvéolée n'a peut-être pas tout à fait la même sensation ou le même look Tron-esque, mais cela me fait certainement me sentir mieux à propos de la bosse que j'ai mise dans mon garde-boue en essayant de stationner en parallèle la semaine dernière..

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Sources

• Bennington-Castro, Joseph. "Les surfaces intelligentes et mordantes peuvent se creuser à volonté." Bulletin MRS. 39. 8. 655-655. Août 2014. (20 octobre 2014) http://journals.cambridge.org/action/displayAbstract?fromPage=online&aid=9319822&fileId=S0883769414001766
• Chandler, David L. "Les surfaces mordorables pourraient réduire la résistance à l'air." Nouvelles du MIT. 24 juin 2014 (20 octobre 2014) http://newsoffice.mit.edu/2014/morphable-surfaces-could-cut-air-resistance-0624
• Dur, Andrew. "Ce n'est pas Bubblegum; c'est la peau automobile du futur 'Morphable' du MIT." Tendances numériques. 29 juillet 2014 (20 octobre 2014) http://www.digitaltrends.com/cars/smorph/
• Stockton, Nick. "Les voitures les plus rapides de demain pourraient être couvertes de peaux morbables." Filaire. 24 juillet 2014 (20 octobre 2014) http://www.wired.com/2014/07/the-futures-fastest-cars-could-be-covered-in-morphable-skins/