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人造肌肉或將為未來的軟機器人和可穿戴設備提供動力。但為了設計和制造新設備,需要更多地了解這些強大結構的基本機制。現在,哈佛大學約翰·A·保爾森工程與應用科學學院/(SEAS/)的科學家們,發現了人造肌肉纖維的一些基本物理特性。Lola England de Valpine應用數學、組織和進化生物學以及物理學教授L.Mahadevan說:可以很容易地拉伸、彎曲、扭曲或剪切的細絲能夠產生極大的變形,產生結狀、辮狀或環狀結構,這些結構可以很容易地存儲或釋放能量。現在許多實驗小組利用這一點來創造出典型的人造肌肉纖維,但在這個過程中,這些細長纖維的拓撲、幾何和力學是如何結合在一起的,研究并不完全清楚。本研究解釋了這些形狀轉換背后的理論原理,并揭示了潛在的設計原則。數學博士生,也是該研究的第一作者尼古拉斯·查爾斯/(Nicholas Charles/)說:軟纖維是肌肉的基本單位,可以用于從機器人到智能紡織品的任何東西,可以對熱或濕度等刺激做出反應。如果我們能理解這個系統,可能性將是無窮的。(博科園圖示)通過向下端施加向下的軸向載荷,將長絲夾在頂端并通過向下施加軸向載荷而預拉伸少量,然后將底端扭曲,保持底端的軸向載荷不變,在插入臨界量的捻度后,長絲會自發地彎曲成環狀。圖片:Nicholas Charles//Harvard SEAS研究解釋了柔軟、強烈拉伸和扭曲的纖維的復雜形態,并為最佳設計提供指導,其研究成果發表在《物理評論快報》期刊上。柔軟的纖維或長絲可以拉伸、剪切、彎曲或扭曲。這些不同的動作如何相互作用以形成結、辮子和螺旋線,這對軟執行器的設計很重要。想象一下,盡可能地伸展和扭動橡皮筋,隨著扭曲變得越來越緊,部分帶子將彈出平面,并開始纏繞成一個線圈或結。這些正確形式的線圈和環路可以用來驅動打結的纖維。研究人員發現,不同程度的拉伸和扭轉導致不同類型的復雜非平面形狀。同時表征了哪些形狀導致扭結的線圈,哪些導致緊密的線圈,以及哪種形狀導致兩者的混合,研究還發現預拉伸對于形成線圈很重要,因為這些形狀在拉伸下是最穩定的,并且模擬了如何使用這種線圈來產生機械功。這項研究提供了一種簡單的方法來預測柔軟長絲將如何對扭曲和拉伸做出反應。展望未來,該研究可能也適用于涉及纏繞細絲的其他情況,例如卷發、聚合物動力學以及太陽和其他恒星中磁力線的動力學。博科園|研究//來自:哈佛大學約翰·保爾森工程與應用科學學院參考期刊《物理評論快報》博科園|科學、科技、科研、科普關注【博科園】看更多大美宇宙科學
懂智慧謀略的人有多厲害?不管多棘手難辦,都不叫事!唐代李泌就是這樣的人,難怪他能官至宰相。唐德宗貞元年間,有人上報見到先秦名將白起,預示西部吐蕃將會入侵,之后果然應驗。因事先做了準備,唐軍獲得大勝。德宗皇帝因此要為白起建廟,表彰其功,遭到大臣李泌極力反對。李泌勸諫皇帝說:“將士用命御敵,皇帝卻把功勞算在已死去的白起身上,以后誰還會為國家賣命?”,為照顧皇帝感念白起的心情同時避免動靜太大,他建議不在京城建廟,到其他地方修繕一下白起舊廟即可。德宗皇帝認為他說的在理,接受了他的建議。【故事里的智慧謀略】1. 曲徑通幽。遇事不一定直來直去,要想辦法巧妙解決。子不語怪力亂神,相信根本就沒有人見過白起,這根本就是有人想勸諫皇帝加強邊務又擔心不被采納而捏造的謊言。謀略君認為這個人可能就是李泌本人。2. 不失人心。主將務攬英雄之心,通志于眾。做領導的賞罰分明,才能激發將士用命,勞心出力的人得不到應有的獎勵,以后必不會再為你賣命,李泌話雖不多分量卻很大,就連皇帝也不得不掂量。3. 因勢利導。治兵(做事)如治水,銳者避其鋒,如導流;弱者塞其虛,如筑堰。直接打消皇帝祭奠白起的意愿也可以去做,難免會讓皇帝心中不爽,給皇帝提出另一套方案,不動聲色的解決問題,也為君父解了優,這樣的下屬有誰不喜歡呢?
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