Nästa gång du tittar ner och ser celluliter på låren, misströsta inte:dessa gropar kan faktiskt göra dig snabbare och mer aerodynamisk.
Nej, vi skojar inte. När du väl lärt dig om smarta morphable ytor kan du upptäcka att din kroppsliga keso är något värt att fira. Du kommer också att lära dig att det kan vara bra för din bränsleekonomi att få din bil bucklig i ett hagelväder - åtminstone i vissa körsituationer. Men innan du börjar fira bucklorna i din bil eller din hud måste du veta hur smarta morphable ytor fungerar.
Smarta morphable ytor, eller smorphs, är ytor som förändras som svar på förhållandena runt och inuti dem. Din hud är ungefär som en smorph. Om förhållandena inuti din hud förändras, som om du går upp i vikt, förändras din hud med det. Börja till exempel slå till Doritos för hårt så kommer din mage att växa. Den goda nyheten är, till skillnad från dina jeans, kommer din hud att växa med det. Om du någonsin har varit gravid eller sett en gravid kvinnas mage, vet du att din hud kan sträcka sig inläst och stram över en växande kroppsdel. När den kroppsdelen krymper från att föda barn eller byta Doritos mot morotsstavar, kommer huden vanligtvis också att krympa tillbaka.
Naturligtvis krymper vår hud inte alltid tillbaka perfekt. Efter en stor viktnedgång kan vi ha lös hud och bristningar. Huden reagerar dock inte bara på tillstånd inuti kroppen. Spendera för länge i badkaret så får du rynkiga fingrar. Gå ut naken en kall dag, och du kommer att få gåshud (liksom ett citat, eftersom offentlig nakenhet är olagligt på de flesta ställen). Smorfer är ungefär som hud eftersom de inte alltid är släta och slanka, och de kan reagera på tillstånd inuti och utanför kroppen. I vissa fall kan fördjupningarna i en smorph förbättra aerodynamiken och bränsleekonomin för bilar. Om bara dina bristningar kunde göra detsamma. Fortsätt läsa för att lära dig hur bilen du kan köra i framtiden kan ha en formskiftande hud som är fördjupad en minut och slät nästa - och allt beror på körförhållandena.
Innehåll
Bege dig till driving range en trevlig eftermiddag och du kommer att se inspirationen för att använda smorphs på bilar. Golfbollar, med sina grumliga, skrynkliga exteriörer hjälpte till att informera en del av det arbete som ingenjörer och andra forskare gör med smorfer, forskning som kan leda till gropar – och därmed förbättrad bränsleekonomi – för bilar.
Golfbollar var inte alltid avsiktligt buckliga. Faktum är att fram till mitten av 1800-talet var golfbollar släta och blev bara buckliga under spel. Att bli träffad ett hundratal gånger per runda kommer trots allt att sätta några bucklor på dig. När golfare började märka att de äldre, buckliga bollarna gick längre, började de kräva samma prestanda från nya golfbollar också. Och när tillverkarna började sälja buckliga bollar föddes den moderna golfbollen med gropar.
Fördjupningarna på en golfboll hjälper den att gå längre eftersom bucklorna inte tillåter luften att "fastna" till bollen. Istället stör fördjupningarna luften närmast bollen när den färdas. Varje fördjupning ger en liten minicyklon runt bollen. Istället för att se ut som en slät sfär med luft som färdas över den, slutar bollens yta att se ut som en tekoppsfärd:en sfär som färdas genom luften, men med mindre cirklar av vridande luft runt den. Den virvlande rörelsen hjälper till att flytta luften runt bollen snabbare, vilket minskar vindmotståndet som bollen möter. Mindre vindmotstånd innebär att det behövs mindre energi för att flytta bollen en viss sträcka.
På en bil betyder mindre vindmotstånd att det behövs mindre energi för att ta sig framåt på vägen. Det leder till bättre bränsleekonomi, eller om du pratar om elbilar, mindre batteriförbrukning. Ta dock inte en golfklubba till din bil ännu. Dimples på bilar förbättrar bara effektiviteten i vissa situationer. Det är där smorfer kommer in.
Det här är bara en gissning, men oddsen är att de flesta konsumenter inte kommer att vilja köpa en bil med bucklor, även om det förbättrar bränsleekonomin. Saken är att gropar bara minskar vindmotståndet i vissa situationer. I andra situationer är en slät hud att föredra. Precis som din egen hud kan en smart formbar yta anpassa sig till förhållandena runt den.
Tänk på smorfer som ballonger:När du blåser upp en ballong blir dess yta slät och tät. Men om volymen av luften inuti ballongen förändras - säg på grund av ett läckage eller en förändring i lufttemperaturen - blir ballongens yta mjuk och böjlig. När det gäller smorferna, som forskarna hoppas kommer att förbättra aerodynamiken och bränsleeffektiviteten i bilar, skulle de bli skrynkliga. Dessa rynkor kan vara till stor hjälp när det gäller att bygga mer effektiva bilar.
Att ändra från släta till fördjupade täcker "morphability"-komponenten av smarta morphable ytor, men den "smarta" delen av namnet är också en nyckelkomponent. När du är kall behöver du inte säga till din hud "det är dags att få gåshud." Den vet vad den ska göra baserat på de förhållanden den står inför. Smorphs fungerar på samma sätt. De reagerar på förhållandena de möter för att göra den mest aerodynamiska ytan.
Forskare vid Massachusetts Institute of Technology har skapat silikonbaserade smorfer som reagerar på förhållanden och minskar luftmotståndet de möter genom att bli gropiga eller släta. För att göra groparna trycker forskare ner det inre utrymmet i smorfen. Smorfen reagerar på förändringen i inre volym, som hud på någon som plötsligt tappat sin ölmage, genom att bilda ett mönster av rynkor och gropar. När den inre volymen ökas jämnar smorfen ut.
På en bil kan sensorer, en dator och mjukvara kopplas till fordonets yttre skal, kontrollera motståndsmätningar och justera hudens egenskaper efter behov för att minska motståndet och förbättra bränsleekonomin.
Till skillnad från en golfboll eller min moster Mabels lår (som båda är gropar hela tiden), kan en smorph växla mellan att vara slät eller skrynklig, beroende på volymen av materialet inuti den. En golfboll behöver inte göra detta, eftersom den sällan går över en hastighet där dess gropar slutar förbättra sin aerodynamik. Bilar, å andra sidan, kan gå mycket snabbare än golfbollar. Vid höga hastigheter ökar faktiskt fördjupningarna vindmotståndet. Och det var därför vi sa åt dig att vänta med att lägga till dina egna gropar i din bil. När du kör på motorvägen kommer de hemgjorda bucklorna att börja sakta ner dig.
Forskare tror att smorphs kommer att tillåta exteriören på en bil att justera för att minimera luftmotstånd och maximera aerodynamiken, beroende på förhållandena. Om bilen går relativt långsamt kan smorfen få fram sina gropar och minska både luftmotståndet och mängden energi som bilen behöver för att röra sig. När bilen går snabbare kan smorfen jämna ut sig för att låta bilen glida genom luften. Sensorer på utsidan av bilen kan avläsa vindmotstånd och justera bilens skal efter behov.
Bilar idag är designade för att vara så aerodynamiska som de kan vara i de flesta situationer. Men vad bilen vinner på generell aerodynamik, förlorar den i aerodynamik för specifika situationer. En bil med ett smorfskinn kan ständigt förändras för att bli så effektiv som möjligt, oavsett förhållanden.
Bilar med smarta morphable ytor är fortfarande en väg bort, men smorphs öppnar några spännande möjligheter för inte bara bildesign, utan även flygteknik och till och med byggmaterial. En byggnad med en smorfbar yta kan till exempel klara hårda vindar bättre än en byggd med traditionella material.
Snyggt, va? Och du trodde att dina celluliter inte gjorde något för dig.
När du funderar på hur man kan förbättra bränsleekonomin för bilar, känner de flesta människor till tekniken som faktiskt flyttar bilen – eller vad som driver den. Det är först nyligen, med användningen av material som aluminium och kolfiber på massmarknadsbilar, som vi har börjat ifrågasätta om materialen som vi använder för att bygga bilar kan bidra till förbättrad effektivitet. När de flesta föreställer sig framtidens bil, tänker de på en supersnygg bil som skär genom trafiken. En formskiftande bil med gropar har kanske inte riktigt samma Tron-liknande känsla eller utseende, men det får mig verkligen att må bättre av bucklan jag satte i min stänkskärm när jag försökte parallellparkera förra veckan.
