Buzz
Thiết kế mới này có thể hỗ trợ xe lăn, xe máy và ô tô trong tương lai đối phó hiệu quả với các địa hình gập ghềnh và sỏi đá.
Bánh xe, một trong những phát minh vĩ đại của nhân loại, vẫn tiếp tục được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hiện đại như lắp ráp ô tô và chế tạo robot. Với cấu trúc đơn giản nhưng hiệu suất cao, bánh xe dự kiến sẽ còn đồng hành với con người trong nhiều năm tới.
Tuy nhiên, bánh xe không phải là công cụ hoàn hảo và vẫn gặp phải một số hạn chế. Chúng thường gặp khó khăn khi di chuyển qua các chướng ngại vật hoặc khi cần leo lên các cấu trúc phức tạp như cầu thang.
Để giải quyết vấn đề này, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Viện Máy móc và Vật liệu Hàn Quốc đã đề xuất một thiết kế bánh xe hoàn toàn mới, có khả năng thay đổi hình dạng tùy theo địa hình.
Sản phẩm này có tên gọi là “bánh xe với độ rắn biến thiên”, được thiết kế dựa trên cơ chế sức căng bề mặt của giọt chất lỏng.
Trong một giọt dung dịch như nước, khi lực kết dính giữa các phân tử chất lỏng bên ngoài tăng lên, lực kéo các phân tử chất lỏng vào bên trong cũng tăng theo. Điều này làm tăng sức căng bề mặt, khiến giọt chất lỏng từ trạng thái bị biến dạng trở lại hình dạng tròn.
Sức căng bề mặt giúp giọt nước không thấm qua vật liệu - Ảnh: Petar Milošević.
Tương tự, hình dáng và độ cứng của bánh xe được điều chỉnh thông qua việc thay đổi lực của chuỗi xích ngoài cùng. Khi sức căng của dây nan hoa kết nối với từng mắt xích tăng lên, bánh xe sẽ có những đặc điểm nhất định, giúp phương tiện di chuyển nhanh trên mặt phẳng.
Ngược lại, khi sức căng của nan hoa giảm, bánh xe sẽ dễ dàng thay đổi hình dạng để thích ứng với các chướng ngại vật.
Những cơ chế độc đáo này giúp bánh xe vượt qua địa hình khó khăn mà không cần đến hệ thống điều khiển công nghệ cao. Trong thử nghiệm, bánh xe biến hình được gắn vào xe lăn hai bánh với trọng lượng 120 kilogram và đã hoàn thành nhiều bài thử nghiệm ngoài trời.
Kết quả thử nghiệm cho thấy, khi bánh được lắp vào xe bốn bánh hoặc xe lăn, chúng có thể giúp phương tiện vượt qua các chướng ngại vật như đá tảng, và leo cầu thang với độ cao của mỗi bậc chỉ gấp 1,2 lần bán kính của bánh xe biến hình.
Tuy nhiên, thiết kế này vẫn còn một số hạn chế. Đầu tiên, thử nghiệm chưa đo lường được tiếng ồn phát ra từ xe gắn bánh dạng này và cũng chưa xác định chính xác hiệu suất năng lượng của xe.
Hơn nữa, bụi bẩn có thể dễ dàng bám vào các khe hở trên xích bánh xe, gây hư hỏng và giảm hiệu quả của tính năng “biến hình”. Nhóm nghiên cứu dự định sẽ phủ kín bánh xe trong các thử nghiệm tiếp theo, để sản phẩm cuối cùng gần gũi hơn với bánh xe thông thường.
Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Science.
