Natuurkundigen van de Heinrich Heine Universiteit in Düsseldorf en de La Sapienza Universiteit in Rome hebben een fenomeen ontdekt waarbij statische wrijving bewegende robots tot stilstand kan brengen zonder externe aansturing. Het onderzoek, gepubliceerd in Nature Communications, laat zien dat botsingen tussen robots, in combinatie met het drempelprincipe van Coulomb’s (droge) statische wrijving, kinetische energie zo effectief kunnen afvoeren dat de robots niet meer zelfstandig in beweging komen.
In het experiment werden honderden 3D-geprinte robots op een verticaal trillend platform geplaatst, waar ze zich willekeurig bewogen en met elkaar botsten. Bij hoge dichtheden en lage aandrijfkrachten, dicht bij de drempel van statische wrijving, zorgden botsingen ervoor dat veel robots tot stilstand kwamen. Na verloop van tijd ontstonden clusters van stilstaande, “koude” robots naast bewegende, “hete” robots. Volgens de onderzoekers treedt zo’n co-existentie van verschillende “temperaturen” niet op in systemen in evenwicht, waar botsingen normaal gesproken temperatuurverschillen juist uitvlakken.
De experimenten, onder leiding van professor Hartmut Löwen, werden aangevuld met computersimulaties van dr. Alexander Antonov aan de Heinrich Heine Universiteit. Deze simulaties reproduceerden het waargenomen gedrag onder dezelfde drempelvoorwaarden. De bevindingen wijzen erop dat de balans tussen de activiteit van de deeltjes en statische wrijving kan leiden tot zelfkoeling in actieve systemen.
Professor Lorenzo Caprini van de La Sapienza Universiteit benadrukt dat deze koeling plaatsvond zonder externe tussenkomst: botsingen alleen waren al genoeg om de robots af te remmen. De onderzoekers zien mogelijkheden om dit mechanisme te gebruiken voor het sturen van grote groepen robots of het beheersen van het gedrag van korrelige materialen, zonder actieve aansturing.
Beeld: HHU / Anton Ldov and Arnaud Fabian Romain Compagnie
