Para peneliti telah menciptakan metamaterial baru yang secara dinamis dapat menyesuaikan bentuk dan propertinya secara real-time, menawarkan kemampuan adaptasi yang belum pernah terjadi sebelumnya untuk aplikasi dalam robotika dan material pintar. Perkembangan ini menjembatani kesenjangan antara material yang tersedia saat ini dan kemampuan beradaptasi yang terlihat di alam, sehingga membuka jalan bagi masa depan teknologi adaptif. Kredit: UNIST
Mengambil inspirasi dari kemampuan adaptasi luar biasa yang terlihat pada entitas biologis seperti gurita, kemajuan signifikan dalam bidang robotika lunak telah dicapai. Di bawah bimbingan Profesor Jiyun Kim dari Departemen Ilmu dan Teknik Material di UNIST, tim peneliti telah berhasil mengembangkan material multifungsi yang dapat dikodekan yang dapat secara dinamis menyesuaikan bentuk dan sifat mekaniknya secara real-time.
Metamaterial inovatif ini melampaui keterbatasan material yang ada, membuka kemungkinan baru untuk penerapan di bidang robotika dan bidang lain yang memerlukan kemampuan beradaptasi.
Mesin lunak yang ada saat ini tidak memiliki tingkat kemampuan beradaptasi yang ditunjukkan oleh mesin biologisnya, terutama karena terbatasnya kemampuan beradaptasi secara real-time dan terbatasnya ruang untuk sifat dan fungsi yang dapat diprogram ulang. Untuk menjembatani kesenjangan ini, tim peneliti memperkenalkan pendekatan baru yang memanfaatkan pola kekakuan grafis. Dengan secara independen mengalihkan keadaan kekakuan biner digital (lunak atau kaku) dari setiap unit penyusun dalam struktur auxetic sederhana yang menampilkan rongga elips, material mencapai kemampuan beradaptasi dan gradasi in situ di berbagai kualitas mekanis.
Konsep dan mekanisme PPMM untuk memprogram perilaku mekanis di tempat. Kredit: UNIST
Material yang dapat diprogram secara digital ini menunjukkan kemampuan mekanis yang luar biasa, termasuk perubahan bentuk dan memori, respons tegangan-regangan, dan rasio Poisson di bawah pembebanan tekan. Selain itu, ia menunjukkan fungsionalitas berorientasi aplikasi seperti penyerapan energi dan penyampaian tekanan yang dapat disesuaikan dan digunakan kembali. Materi terobosan ini berfungsi sebagai batu loncatan menuju pengembangan robot lunak yang sepenuhnya adaptif dan mesin interaktif cerdas.
Bahan dan Aplikasi Terobosan
“Kami telah mengembangkan metamaterial yang dapat mengimplementasikan karakteristik yang diinginkan dalam hitungan menit, tanpa memerlukan perangkat keras tambahan,” kata Jun Kyu Choe (Joint MS/Ph.D. Materials Science and Engineering Program, UNIST), penulis pertama studi tersebut. “Ini membuka kemungkinan baru untuk material adaptif tingkat lanjut dan pengembangan robot adaptif di masa depan.”
Tim peneliti mendemonstrasikan potensi material tersebut dengan mendemonstrasikan “material penyerap energi kejutan adaptif,” yang menyesuaikan sifat-sifatnya sebagai respons terhadap dampak yang tidak terduga. Dengan meminimalkan gaya yang ditransmisikan ke objek yang dilindungi, material ini secara signifikan mengurangi risiko kerusakan atau cedera. Selain itu, tim memanfaatkan metamaterial sebagai “bahan transmisi gaya”, yang mampu mengirimkan gaya pada lokasi dan waktu yang diinginkan. Dengan memasukkan perintah digital tertentu, material secara selektif mengoperasikan sakelar LED yang berdekatan, memungkinkan kontrol yang tepat atas jalur transmisi gaya.
Kemampuan untuk mengubah bentuk dan membentuk memori. Kredit: UNIST
Profesor Kim menekankan kompatibilitas metamaterial ini dengan teknologi kecerdasan buatan, seperti pembelajaran mendalam, serta teknologi dan perangkat digital yang ada. “Metamaterial ini, yang mampu mengubah informasi digital menjadi informasi fisik secara real-time, akan membuka jalan bagi material baru yang inovatif yang dapat belajar dan beradaptasi dengan lingkungan sekitarnya,” tambah Profesor Kim.
Referensi: “Metamaterial Mekanik Digital: Pengkodean Informasi Mekanik dengan Pola Kekakuan Grafis untuk Mesin Lunak Adaptif” oleh Jun Kyu Choe, Jiyoon Yi, Hanhyeok Jang, Heejae Won, Suwoo Lee, Hajun Lee, Yeonwoo Jang, Hyeonseo Song dan Jiyun Kim, 18 Oktober 2023, Materi Lanjutan.
DOI: 10.1002/adma.202304302
Penelitian tersebut dipublikasikan pada edisi Januari 2024 Materi Lanjutan, dipilih sebagai sampul belakang. Proyek ini mendapat dukungan dari National Research Foundation of Korea (NRF), Ministry of Science and ICT (MSIT), dan Korea Institute of Materials (KIMS).
NewsRoom.id
