De volgende keer dat je naar beneden kijkt en cellulitis op je dijen ziet, wanhoop niet:die kuiltjes kunnen je zelfs sneller en aerodynamischer maken.
Nee, we maken geen grapje. Als je eenmaal meer te weten bent gekomen over slimme vervormbare oppervlakken, zul je merken dat je lichamelijke kwark iets waard is om te vieren. U zult ook leren dat een deuk in uw auto tijdens een hagelbui goed kan zijn voor uw brandstofverbruik, althans in sommige rijsituaties. Voordat u echter de deuken in uw auto of uw huid gaat vieren, moet u weten hoe slimme, vervormbare oppervlakken werken.
Slimme vervormbare oppervlakken, of smorphs, zijn oppervlakken die veranderen als reactie op de omstandigheden rondom en binnenin. Je huid is een soort smorph. Als de omstandigheden in uw huid veranderen, bijvoorbeeld als u aankomt, verandert uw huid mee. Ga bijvoorbeeld te hard op de Doritos slaan en je buik zal groeien. Het goede nieuws is dat, in tegenstelling tot je spijkerbroek, je huid meegroeit. Als je ooit zwanger bent geweest of de buik van een zwangere vrouw hebt gezien, weet je dat je huid strak en strak over een groeiend lichaamsdeel kan strekken. Wanneer dat lichaamsdeel krimpt van het krijgen van een baby of het ruilen van Doritos voor worteltjes, zal de huid meestal ook weer krimpen.
Natuurlijk krimpt onze huid niet altijd perfect terug. Na een groot gewichtsverlies kunnen we een losse huid en striae hebben. De huid reageert echter niet alleen op omstandigheden in het lichaam. Als je te lang in bad zit, krijg je rimpelige vingers. Ga op een koude dag naakt naar buiten en je krijgt kippenvel (evenals een citaat, aangezien openbare naaktheid op de meeste plaatsen illegaal is). Smorphs zijn een soort huid omdat ze niet altijd glad en glad zijn, en ze kunnen reageren op omstandigheden binnen en buiten het lichaam. In sommige gevallen kunnen de kuiltjes in een smorph de aerodynamica en het brandstofverbruik van auto's verbeteren. Konden je striae maar hetzelfde doen. Blijf lezen om erachter te komen hoe de auto waarin u in de toekomst zou kunnen rijden een huid kan hebben die van vorm kan veranderen en die de ene minuut kuiltjes vertoont en de volgende gladstrijkt - en dat hangt allemaal af van de rijomstandigheden.
Inhoud
Ga op een leuke middag naar de driving range en je zult de inspiratie zien voor het gebruik van smorphs op auto's. Golfballen, met hun vlekkerige, gerimpelde buitenkant, hielpen bij het informeren van een deel van het werk dat ingenieurs en andere onderzoekers doen aan smorphs, onderzoek dat zich zou kunnen vertalen in kuiltjes in de huid - en dus een lager brandstofverbruik - voor auto's.
Golfballen werden niet altijd opzettelijk ingedeukt. In feite waren golfballen tot het midden van de 19e eeuw glad en kregen ze alleen deuken tijdens het spelen. Als je een honderdtal keer per ronde geraakt wordt, krijg je tenslotte wat deuken en deuken. Toen golfers begonnen op te merken dat de oudere, gedeukte ballen verder gingen, begonnen ze dezelfde prestatie ook van nieuwe golfballen te eisen. En toen fabrikanten gedeukte ballen begonnen te verkopen, werd de moderne golfbal met kuiltjes geboren.
De kuiltjes op een golfbal helpen hem verder te gaan omdat de deuken niet toestaan dat de lucht aan de bal "kleeft". In plaats daarvan verstoren de kuiltjes de lucht die zich het dichtst bij de bal bevindt terwijl deze reist. Elk kuiltje zorgt voor een kleine mini-cycloon rond de bal. In plaats van eruit te zien als een gladde bol met lucht eroverheen, ziet het oppervlak van de bal eruit als een ritje in een theekopje:een bol die door de lucht reist, maar met overal kleinere cirkels van draaiende lucht. Die wervelende beweging helpt de lucht sneller rond de bal te bewegen, waardoor de luchtweerstand van de bal afneemt. Minder windweerstand betekent dat er minder energie nodig is om de bal over een bepaalde afstand te verplaatsen.
Bij een auto betekent minder windweerstand dat er minder energie nodig is om vooruit te komen op de weg. Dat vertaalt zich in een lager brandstofverbruik, of, als je het hebt over elektrische auto's, minder uitputting van de batterij. Neem echter nog geen golfclub mee naar uw auto. Kuiltjes op auto's verbeteren alleen de efficiëntie in bepaalde situaties. Dat is waar smorphs binnenkomen.
Dit is slechts een gok, maar de kans is groot dat de meeste consumenten geen voorgedeukte auto willen kopen, zelfs als dit het brandstofverbruik verbetert. Het punt is dat kuiltjes alleen in sommige situaties de windweerstand verminderen. In andere situaties heeft een gladde huid de voorkeur. Net als je eigen huid, kan een slim vervormbaar oppervlak zich aanpassen aan de omstandigheden eromheen.
Denk aan smorphs zoals ballonnen:wanneer je een ballon opblaast, wordt het oppervlak glad en strak. Als het luchtvolume in de ballon echter verandert, bijvoorbeeld door een lek of een verandering in de luchttemperatuur, wordt het oppervlak van de ballon zacht en buigzaam. In het geval van de smorphs, waarvan wetenschappers hopen dat ze de aerodynamica en brandstofefficiëntie in auto's zullen verbeteren, zouden ze rimpels krijgen. Die rimpels kunnen een grote hulp zijn als het gaat om het bouwen van efficiëntere auto's.
Veranderen van glad naar kuiltjes omvat de "morphability"-component van slimme morphable-oppervlakken, maar het "slimme" deel van de naam is ook een belangrijk onderdeel. Als je het koud hebt, hoef je je huid niet te vertellen "het is tijd om kippenvel te krijgen". Het weet wat het moet doen op basis van de omstandigheden waarmee het wordt geconfronteerd. Smorphs werken op dezelfde manier. Ze reageren op de omstandigheden waarmee ze worden geconfronteerd om het meest aerodynamische oppervlak te maken.
Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology hebben op siliconen gebaseerde smorphs gemaakt die reageren op omstandigheden en de luchtweerstand waarmee ze worden geconfronteerd verminderen door kuiltjes of glad te worden. Om de kuiltjes te maken, verlagen onderzoekers de binnenruimte van de smorph. De smorph reageert op de verandering in het inwendige volume, zoals de huid van iemand die plotseling zijn of haar bierbuik verloor, door een patroon van rimpels en kuiltjes te vormen. Wanneer het binnenvolume wordt vergroot, wordt de smorph gladder.
Op een auto kunnen sensoren, een computer en software worden aangesloten op de buitenhuid van het voertuig, de luchtweerstandsmetingen controleren en de eigenschappen van de huid indien nodig aanpassen om de weerstand te verminderen en het brandstofverbruik te verbeteren.
In tegenstelling tot een golfbal of de dijen van mijn tante Mabel (die allebei altijd kuiltjes hebben), kan een smorph wisselen tussen glad of gerimpeld zijn, afhankelijk van het volume van het materiaal erin. Een golfbal hoeft dit niet te doen, omdat hij zelden boven een snelheid komt waarbij de kuiltjes de aerodynamica niet meer verbeteren. Auto's daarentegen kunnen veel sneller gaan dan golfballen. Bij hoge snelheden verhogen de kuiltjes zelfs de windweerstand. En daarom hebben we je gezegd om te wachten met het toevoegen van je eigen kuiltjes in je auto. Als je de snelweg oprijdt, beginnen die zelfgemaakte deuken je te vertragen.
Onderzoekers denken dat smorphs het exterieur van een auto mogelijk zullen maken om zich aan te passen om de luchtweerstand te minimaliseren en de aerodynamica te maximaliseren, afhankelijk van de omstandigheden. Als de auto relatief langzaam rijdt, kan de smorph zijn kuiltjes naar voren brengen en zowel de luchtweerstand als de hoeveelheid energie die de auto nodig heeft om te bewegen, verminderen. Wanneer de auto sneller gaat, kan de smorph zichzelf gladstrijken zodat de auto door de lucht kan glippen. Sensoren aan de buitenkant van de auto kunnen de windweerstand lezen en de huid van de auto naar behoefte aanpassen.
Auto's van tegenwoordig zijn ontworpen om zo aerodynamisch mogelijk te zijn in de meeste situaties. Maar wat de auto wint aan algemene aerodynamica, verliest hij aan aerodynamica voor specifieke situaties. Een auto met een smorfe huid kan constant veranderen om zo efficiënt mogelijk te worden, ongeacht de omstandigheden.
Auto's met slimme morphable oppervlakken zijn nog ver weg, maar smorphs openen een aantal opwindende mogelijkheden voor niet alleen auto-ontwerp, maar ook ruimtevaarttechniek en zelfs bouwmaterialen. Een gebouw met een vervormbaar oppervlak is bijvoorbeeld mogelijk beter bestand tegen harde wind dan een gebouw dat is gemaakt met traditionele materialen.
Netjes, hè? En je dacht dat je cellulitis niets voor je deed.
Als u nadenkt over hoe u het brandstofverbruik van auto's kunt verbeteren, richten de meeste mensen zich op de technologie die de auto daadwerkelijk in beweging brengt - of op welke brandstof deze wordt gestookt. Pas sinds kort, met het gebruik van materialen als aluminium en koolstofvezel in auto's voor de massamarkt, zijn we ons gaan afvragen of de materialen die we gebruiken om auto's te bouwen, kunnen bijdragen aan verbeterde efficiëntie. Wanneer de meeste mensen zich de auto van de toekomst voorstellen, denken ze aan een supergladde auto die door het verkeer snijdt. Een van vorm veranderende auto met een kuiltje in de huid heeft misschien niet helemaal hetzelfde Tron-achtige gevoel of uiterlijk, maar ik voel me zeker beter over de deuk die ik vorige week in mijn spatbord heb gezet terwijl ik probeerde parallel te parkeren.
