Anzeige
Researchers from Northwestern University and Boise State University have figured out how to produce a less expensive shape-shifting "memory" foam, which could lead to more widespread applications of the material, such as in surgical positioning tools and valve mechanisms.
David Dunand, the James N. and Margie M. Krebs Professor of Materials Science and Engineering at Northwestern, has been collaborating with Peter Müllner, professor of materials science and engineering at Boise State, on a project focused on a nickel-manganese-gallium alloy that changes shape when exposed to a magnetic field.
The alloy retains its new shape when the field is turned off but returns to its original shape if the field is rotated 90 degrees, demonstrating "magnetic shape-memory." The alloy can be activated millions of times, and it deforms reliably and reproducibly as a result. This property could be used to advantage in fast-operating actuators (mechanical devices for moving or controlling a mechanism or system) in inkjet printers, car engines and surgical tools.
To date, the magnetic shape-memory effect has occurred only in nickel-manganese-gallium single crystals, which are much more difficult and expensive to create than the more common polycrystals.
Now, Dunand, Müllner and their colleagues have created easily processable polycrystalline foams with shape-changing properties resembling those of the much more expensive single crystals. They did this by introducing small pores into the "nodes" of their original metallic foam, which, much like a sponge, consisted of struts connected by relatively large nodes. Adding a second level of porosity allowed for deformation and retention in the polycrystalline foam of some of the shape-memory properties.
The results are published online by the journal Nature Materials.
"One key aspect of this new 'smart' foam is that, together with a simple coil to produce a magnetic field, it creates a linear actuator of extreme simplicity -- and thus high reliability and miniaturization potential -- replacing a much more complex electro-mechanical system with many moving parts," Dunand said.
Potential applications range from replacing materials currently being used in sonar devices, precision actuators and magneto-mechanical sensors to enabling new devices in biomedicine and microrobotics.
"This was such a huge improvement that the foam was tested over and over again to make sure that no experimental mistakes were made," Müllner said. "Our new results may pave the way for magnetic shape-memory alloys for use in research labs and commercial applications."
Northwestern and Boise State have jointly filed a patent application.
The title of the Nature Materials paper is "Giant Magnetic-field-induced Strains in Polycrystalline Ni–Mn–Ga Foams." In addition to Dunand and Müllner, other authors of the paper are Xuexi Zhang, a visiting professor in Dunand's lab from China's Harbin Institute of Technology, and Markus Chmielus and Cassie Witherspoon, graduate students at Boise State.
Megan Fellman | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.northwestern.edu
Weitere Berichte zu: biomedicine > large nodes > magnetic field > magnetic shape-memory effect > Materials Science > Metallic foam > microrobotics > Nature Immunology > nickel-manganese-gallium single crystals > smart bridges
Datenspeicher mit Lachs-DNA und Nano-Silber
08.02.2012 | Karlsruher Institut für Technologie
All Foamed Up
07.02.2012 | Angewandte Chemie International Edition
Wissenschaftler beobachten, wie Oxytocin zentrale Schaltstellen im Gehirn erreicht und das Verhalten beeinflusst
Kuschelhormon, Treuehormon, Angstlöser – häufig gebrauchte Schlagwörter für das Neuropeptid Oxytocin, das sich in den letzten Jahren als ein Stoff erwiesen hat, der unser Verhalten in zentralen Regionen des Gehirns positiv beeinflussen kann. Was jedoch bisher völlig unklar war: Wie gelangt dieser Botenstoff aus dem Hypothalamus in die Hirnbereiche, die ...
Ein neuartiger Biopolymer-Film aus Lachs-DNA mit Silber-Nanopartikeln speichert Informationen kostengünstig und umweltverträglich.
Entstanden ist das organische System in fächer- und länderübergreifender Zusammenarbeit von Wissenschaftlern des DFG-Centers for Functional Nanostructures (CFN) am KIT und des Institute of Photonics Technologies an der National Tsing Hua University in Taiwan. Der DNA-Datenspeicher eignet sich unter anderem für biotechnische Anwendungen, etwa als Bauteil in Biosensoren.
Das System ...
Bildveröffentlichung der Europäischen Südsternwarte (Garching) - Mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO haben das bislang detailreichste Infrarotbild der Sternkinderstube des Carinanebels aufgenommen. Es zeigt vor dem spektakulären Hintergrund einer himmlischen Landschaft auf Gas, Staub und jungen Sterne zahlreiche nie gesehene Details und zählt zu den atemberaubendsten VLT-Bildern überhaupt.
Im Herzen der südlichen Milchstraße, im Sternbild Carina (Der Schiffskiel, [1]), befindet sich in einer Entfernung von etwa 7500 Lichtjahren die Sternkinderstube des Carinanebels. Diese ausgedehnte Wolke aus leuchtendem Gas und Staub ist von der Erde aus gesehen eine der nächstgelegenen Geburtsstätten massereicher Sterne.
Der Nebel beinhaltet einige der hellsten und ...
Auf der embedded world identifizieren Wissenschaftler der Fraunhofer ESK Lücken im Funkspektrum, um diese für zusätzliche Übertragungen zu nutzen.
Der in Halle 5, Stand 5-228, vorgestellte Prototyp zeigt das Funkspektrum in einem 3D-Spektrogramm, markiert die prognostizierten Lücken und prüft deren Eintreffen. Diese Methode, Cognitive Radio, verbessert die Übertragungsqualität in einem bereits vollen Funkspektrum ohne aufwändiges, statisches Koexistenzmanagement. Ziel ist eine höhere Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit von Funk für die Automatisierung.
...
Eine Puppe in der Puppe und noch eine drumherum – so erklärt Thomas Fässler seine Moleküle: Er packt ein Atom in einem Käfig in noch ein weiteres Atomgerüst.
Mit ihrer großen Oberfläche könnten solche Strukturen als hocheffiziente Katalysatoren dienen. Wie bei dem russischen Holzspielzeug sitzt ganz innen drin ein einzelnes kleines Zinnatom, eingepackt in eine Hülle aus zwölf Kupferatomen, und diese ist nochmals umgeben von weiteren 20 Zinnatomen.
In der Arbeitsgruppe von Professor Fässler am Institut für Anorganische ...
Anzeige
Anzeige

Zwerggalaxie hat großen Hunger
08.02.2012 | Physik Astronomie
Anti-Angst-Hormon Oxytocin wird gezielt an seine Wirkorte im Gehirn transportiert
08.02.2012 | Biowissenschaften Chemie
Obstacles No Barrier to Higher Speeds for Worms
08.02.2012 | Biowissenschaften Chemie
»Jede Sekunde zählt« Erster Internationaler Kongress zu Rettungsdienstsystemen in Neu Delhi
08.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Bauwerke gebrauchstauglich halten
08.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Wissenschaft im Dialog-Veranstaltungen im Wissenschaftsjahr 2012
08.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten