I ricercatori combinano le porte logiche della vecchia scuola con la stampa 3D per creare materiali “senzienti”
Le porte logiche sono il mattone e il mortaio dei computer originali in grado di eseguire qualsiasi tipo di calcolo matematico. Queste operazioni sono ciò che rende possibili tutti i calcoli nel tuo telefono cellulare, computer, console di gioco ecc. Combinando le porte logiche della vecchia scuola con la stampa 3D, i ricercatori del Lawrence Livermore National Laboratory hanno creato materiali “senzienti” in grado di rispondere ai cambiamenti dell’ambiente circostante , anche in ambienti estremi che distruggerebbero componenti elettronici, come radiazioni, calore o pressione.
Come i LEGO, queste porte logiche stampate in 3D possono essere incorporate in qualsiasi tipo di materiale architettonico e programmate per reagire al suo ambiente cambiando forma fisica senza bisogno di elettricità.
Secondo il ricercatore principale Andy Pascal: “Se hai incorporato le porte logiche nel materiale, quel materiale potrebbe percepire qualcosa sul suo ambiente: è un modo di avere un materiale reattivo, ci piace definirlo un materiale” senziente “- che potrebbe avere risposte complicate a temperatura, pressione, ecc. L’idea è che va oltre l’essere intelligente, risponde in modo controllato e preciso. “
Una serie di porte logiche meccaniche è stampata in 3D utilizzando il metodo Microstereolitografia (LAPμSL) per grandi superfici .
Le porte logiche meccaniche potrebbero essere utili nei rover inviati ad ambienti ostili come Venere, o in computer a bassa potenza destinati a sopravvivere a scoppi di impulsi nucleari o elettromagnetici che distruggerebbero i dispositivi elettronici, hanno detto i ricercatori. I dispositivi potrebbero anche essere utilizzati nei robot inviati per raccogliere informazioni sui reattori nucleari e potrebbero essere nascosti all’interno di qualsiasi tipo di struttura.
I ricercatori di LLNL hanno progettato le porte flessibili del dispositivo che si comportano come interruttori. Le flessioni sono concatenate e, quando vengono stimolate, attivano una cascata di configurazioni che possono essere utilizzate per eseguire calcoli di logica meccanica senza alimentazione esterna. Le porte stesse funzionano a causa dello spostamento, rilevando un segnale binario esterno da un trasduttore, come un impulso di pressione o un impulso di luce da un cavo in fibra ottica e eseguendo un calcolo logico. Il risultato è tradotto in movimento, creando un effetto domino in tutte le porte che cambia fisicamente la forma del dispositivo.
Mettendo una nuova svolta sulla vecchia tecnologia, i ricercatori e i collaboratori di LLNL dell’Università della California, a Los Angeles (UCLA) sono porte logiche meccaniche di stampa 3D.
“Molti progetti di logica meccanica hanno limiti sostanziali e si imbattono in disegni fantasiosi che non possono essere fabbricati”, ha detto Panas. “Quello che stiamo facendo è usare queste flessioni, questi elementi flessibili che sono stampati in 3D, che cambia il modo in cui la struttura logica può andare insieme. Alla fine ci siamo resi conto che avevamo bisogno di una configurazione logica di spostamento (per trasferire informazioni). Sorprendentemente, ha funzionato davvero. “
L’azione di instabilità delle flessioni consente alla struttura di essere preprogrammata o di memorizzare le informazioni senza la necessità di un flusso di energia ausiliaria, ha affermato Panas, rendendole particolarmente adatte per ambienti con elevate radiazioni, temperature o pressioni.
“Consideriamo questo come una semplice logica che viene inserita in materiali ad alto volume, potenzialmente ottenendo letture in luoghi in cui normalmente non è possibile ottenere dati”, ha affermato Panas.
Alla UCLA, l’ex ricercatore postdottorato di LLNL Jonathan Hopkins ha utilizzato un processo di stampa 3D chiamato stereolitografia a due fotoni, in cui una scansione laser all’interno di un polimero fotopolimerizzabile polimerizza e indurisce dove il laser splende, per stampare una serie di porte a livello submicronico .
“Una volta stampata la struttura, l’abbiamo deformata utilizzando laser diversi che fungono da pinzette ottiche”, ha spiegato Hopkins. “Abbiamo poi azionato gli interruttori usando quelle pinzette ottiche. È un nuovo approccio rivoluzionario per rendere questi materiali su scala micro “.
Pascall spera che la tecnologia possa essere utilizzata per progettare sistemi di controllo sicuri e personalizzati e che i piani prevedono il rilascio del design come open source.
“La cosa bella del nostro design è che non è limitato in scala”, ha detto Pascall. “Possiamo scendere fino a un ordine di diversi micron fino a quando ne hai bisogno, e può essere rapidamente prototipato. Questo sarebbe un compito difficile senza la stampa 3D. “
