חדשנות במפעילים טרמו-מכניים למשימות בקרת מדויקת

המהפכה השקטה בשליטה על התנועה

בעידן שבו מכונות חייבות למקם אובייקטים עם דיוק ננומטר, לפעול ללא התערבות אלקטרומגנטית, ולפעול באופן אמין על פני סביבות קיצוניות, מחוללי תרמו-מכניים הופיעו כפתרון משכנע.מכשירים אלה, אשר הופכים אנרגיה תרמית להילוך מכני מבוקר, מציעים שילוב ייחודי של צפיפות כוח גבוהה, פעולה שקטה, וגורמים קומפקטיים כי מנועים אלקטרומגנטיים קונבנציונליים לא יכולים להתאים את הלהבות טורבינות במנועי סילון כדי לנווט את הטרומטרה למהנדסים במהירות, לעצב מחדש של כלי דם עדינים, לעצב מחדש, כלומר, הם מסוגלים להשיג משימות מתוחכמות בשקט.

הערעור היסודי של מעשים אלה הוא בפשטותם ובעוצמה שלהם.בניגוד למערכות אלקטרומגנטיות מורכבות עם סלילים, מגנטים, ונושאים, מתאמני תרמו-מכני יכול להיות בסיסי כמו חוט מחומם המקצר על הפיקוד.אך עיצובים מודרניים התפתחו הרבה מעבר למושג היסודי הזה, שילוב חומרים מתקדמים, אלגוריתמים בקרה מתוחכמת וטכניקות ייצור כדי לספק ביצועים אלה - ומקרים מסוימים של פעולות -.

כיצד פועל ה-Mechanical Actuation

כמה מנגנונים פיזיים מאפשרים המרה של חום בתנועה.הגישות הנפוצות ביותר כוללות הרחבה תרמית שונה בשכבות מורכבות, מעברי שלב ניתוק אשר מייצרים שינויים בנפח, ועיוותים קריסטלוגרפיה בתוך ⁇ זיכרון צורה.כל מנגנון מציע הבדלים נפרדים בין אורך שבץ, פלט כוח, מהירות תגובה ויעילות אנרגיה למחזור.

רצועת הדומטרל נשארה הדוגמה הארכיאולוגית: שתי מתכות עם אפקטיביות שונה של הרחבה תרמית קשורות יחד.כאשר מחוממות, הפסים מתנדנדים לעבר המתכת עם מקדם הרחבה נמוך יותר. מודרני, עם זאת, ממנפים תופעות מתוחכמות הרבה יותר.השינויים מרגנטיים יותר בסגסוגת זיכרון מאפשר גירוי של 8 אחוזים או יותר, בעוד ש-relilastics יכול להיות מתוחמים על ידי 300 אחוזים מהשינויי חום הרחם שלהם.

האתגר המרכזי בכל הגישות הללו הוא ניהול תרמי.מהנדסים חייבים לחמם ולקרר את האלמנטים הפעילים במהירות מספיק כדי להשיג שליטה דינמית תוך צמצום האנרגיה שאבדה לסביבה שמסביב.פעולה זו של איזון תרמי מניעה רבים מהחידושים העיצוביים שנראו בהתקנים עכשוויים.

חומרים מדע נהיגה ביצועים פורצים דרך

בעשור האחרון, ההתקדמות במדעי החומרים הרחיבה באופן דרמטי את המעטפה של מחוללי thermo-mechanical. Shape Memoryסגסוגתs, תרכובות אדזואלקטריות, אלסטומרס גבישי נוזלי, וחומרים היברידיים מתעוררים כל אחד מציעים יתרונות נפרדים עבור תחומים ספציפיים של יישומים.

Shape Memory Alloys: Beyond Binary Nitinol

⁇ ניקל-טיtanium נותרו הבסיס של תעשיית ההפעלה של זיכרון הצורה, המציע זנים הניתנים לשחזור עד 8 אחוזים בשילוב עם ביו-תחרות מעולה.עם זאת, ההתפתחויות האחרונות התמקדו אולמות עצביים ו quaternary המוסיפים נחושת, Hafnium, או Palladium כדי להתאים טמפרטורות טרנספורמציה ולהפחית hysteresis עכשיו לפעול באופן אמין ב טמפרטורות גבוהות יותר מ 200 מעלות צלזיוס הפעלת ציוד פעיל במנוע סילון.

אחד במיוחד מרגש התפתחות מגיע ממרכז החלל הגרמני, שבו החוקרים יצרו פילים דקים סרטניים NiTiCu actuators כי לעבור מתחת 10 מ"ר שניות. על ידי אופטימיזציה של העברת חום באמצעות ניתוחי מחזור מיקרו-ממדיים, חומרים אלה במהירות גבוהה אופניים מוערכים עבור מיקרו-valves במהירות גבוהה במערכות הנעה לווייני.

התנגדות שומנית השתפרה גם באופן משמעותי באמצעות ⁇ nanostructuring מדענים מאוניברסיטת מינסוטה יצרו ננומטרי precipitates כי מדריך היווצרות מורטט, וכתוצאה מכך נייפ Hf פועלטורים לסבול מעל 10 מיליון מחזורים ללא השפלה משמעותית. זה עמידות חיונית עבור מבני חלל כי חייב להישאר מחוסנים במשך שנים ולאחר מכן לפרוס באופן אמין על פיקוד, לעתים קרובות לאחר חשיפה לטמפרטורה קיצונית במהלך מחזורים והמשך.

מערכות היברידיות Piezoelectric - Thermal Systems

חומרים Piezoelectric לייצר עקירה מדויקת תחת שדות חשמליים אבל הם מוגבלים בתפוקה של זנים. מהנדסים פיתחו אקטוטורים היברידיים כי זוג מחסניות אדזואלקטריות עם אלמנטים התפשטות תרמיים כדי להתגבר על הגבלה זו. אחד עיצוב משותף משתמש קפסולות שעווה פרפין: המרכיב הגלואלקטרי מספק מיקום בסדר, מהיר בעוד האלמנט התרמית מספק שבץ גדול יותר כאשר יש צורך.

חומרים פיזיולוגיים ואלקטרוקלאוריים גם מציגים שינויים בטמפרטורות כאשר נחשפים לשדות חשמליים, וחוקרים חוקרים חוקרים את השימוש שלהם ב- Multi-functional Actuators. A צוות באוניברסיטת פנסילבניה סטייט הראה לאחרונה שינוי פוליווינילידיד המורכב כי זוגות אלקטרוקלאוריקולוגיים קירור עם פעולת אדזואלקטרי, צמצום האנרגיה הכוללת של הפעלה ב-40 אחוזים במהלך ניתוח מחזורי.

Crystal Elastomers for Soft, Lifelike Motion

elastomers גבישי נוזלי הופיעו כחומרי פריצת דרך עבור יישומים הדורשים תנועה רופפת, ביומטית.חומרים אלה מכילים קבוצות mesogenic המצורפות ל-Ficial backbones. כאשר מחומם מעל טמפרטורת המעבר ה-Nmatic-isotropic, הם מאבדים סדר אוריינטציה וחוזה דרמטי, עם זנים מעל 300 אחוזים שנרשמו.

חוקרים מאוניברסיטת קיימברידג ' שילבו אלמנטים חימום מתוחים ישירות לתוך סרטים גביש נוזלי, המאפשר שליטה תרמית פיקסלים פיקסלים.הפועלים וכתוצאה מכך נעים עם דרגות מרובות של חופש, ביצוע תנועות התכופות וסיבוביות על הביקוש. מבנים אלה מתאימים היטב עבור כלים כירורגיים מינימליים פולשניים כי צריך לנווט מסלולים עצביים בתוך הגוף חשוב, גבישי פועל באוויר, ריק, או נוזל, כדי לפעול ביעילות על ידי שקיפות, כדי להפעיל אותם על פני הגדרות מתכת שקיפות מגנטיות, ופעולות מגנטיות שקיפות.

חידושים עיצוביים שממקסימים את הביצועים

התקדמות חומרית בלבד לא מבטיחה ביצועי הפעלה - עיצוב משחק תפקיד קריטי באותה מידה מהנדסים משתמשים יותר ויותר אופטימיזציה טופולוגיה וייצור תוספת כדי ליצור ג'ממטים הממקסמים את השבץ תוך צמצום מסה תרמית צריכת אנרגיה.

אסטרטגיות לתגובת מהירה יותר

ה-rmal lag יש היסטוריה מוגבלת מהירות התגובה של מחוללי תרמו-מכאניים. Reducing עיכוב זה דורש חומרים עם דיפרנציות תרמית גבוהה ואופטימיזציה גיאמטריה המאפשרת העברת חום מהירה. אלמנטים פעילים שנועדו כמו דבש מעוקל או מבני LITT מציעים יחסי-קרקע גבוה, חיתוך דרסטי וזמני קירור.

(הערוצים המיקרו-השפעהיים המוחזקים מייצגים אסטרטגיה יעילה נוספת לגישור תרמי.על ידי הפצת נוזל חם או קר ישירות דרך הגוף המתפקד, ניתן להוסיף אנרגיה תרמית או להוציא פקודות של גודל מהר יותר מאשר באמצעות חימום חיצוני.גישה זו של ניתוק כפויה הוכח בהצלחה במראה אופטית של טלסקופים מבוססי-מגרש, שבו זרימה רציפה מונעת מהתחממות מקומית ומאפשרת למאות מפלסמתקמים של מדרגה שנייה של תאים:0 מטר אחד בלבד.

שילוב MEMS ומיקרו-תזונה מראש

מערכות מיקרו-אלקטרוניקה נהנות מאוד מן התוספת-מכנית.המתנהגים של MEMS , בדרך כלל ניצול התרחבות כיוון בפוליסליקון או סרטי מתכת. V בצורת huron Actuators לספק כוחות של כמה מילימטרים עם עקירה עד עשרות מיקרומטר, מספיק עבור העברת מיקרונים, מעבר אותות אופטיים, או קרע תאים אלה הם באמצעות התקנים סטנדרטיים, באמצעות מערכת אלקטרו-סגולה, באמצעות אלקטרוניקה.

מחקר מתפתח משלב טכנולוגיות MEMS עם חומרים של שינוי שלב כמו ונדיום דו חמצני, העובר מעבר insulator-to-metal בערך 68 מעלות צלזיוס מלווה בהתרחבות lattice. Vanadium דו-חמצני actuators יכול להיות מופעל על ידי חימום ריצה חשמלי ולספק תנועה בינארית כמו קוד פתוח.

Multi-Stimuli Hybrid Actuation

אולי האבולוציה העיצובית המרגשת ביותר כוללת גירויים תרמיים עם קלט מגנטי, חשמלי או pneumatic. גישה זו מאפשרת למהנדסים להדוף כוח משבץ, להשיג התנהגות מלוטשת, או להגיב באופן הסתגלות לסביבות בלתי צפויות.המתו-מגנטיות באמצעות סגסוגת זיכרון מפרומגנטית כמו NiMnGa שינוי תחת שדות מגנטיים, עם תנועה שיכולה להיות נעולה או מוגברת על ידי מנגנונים תרמיים, כדי למנוע שינוי מצב זה רק כדי לעצור את המנגנונים אלה, כגון מנגנונים לתפקוד מנגנונים קבועים, כגון מנגנונים קבועים, כמו מנגנונים קבועים, כגון מנגנונים לתפקוד מנגנונים קבועים, כמו מנגנונים קבועים, כגון מנגנונים לתפקוד מנגנונים לתפקוד מנגנונים לתפקוד מנגנונים קבועים, כגון מנגנונים קבועים, כגון מנגנונים קבועים, כגון מנגנונים לתפקוד מנגנונים לתנו מגנטיים, כמו מנגנונים קבועים, כגון מנגנונים לתפקוד מנגנונים לתפקוד מנגנונים לשחימים, כמו מנגנונים לשחיתים, כמו מנגנונים קבועים, כמו מנגנונים קבועים של נימ"מנגפיים, כמו מנגנונים לתפקוד מנגנונים קבועים, כמו NiMnGa מגנטיים, לא רק כדי למנוע מנגנונים קבועים, יש צורך מנגנונים קבועים, כמו מנגנונים קבועים

אדריכלות היברידית נוספת משלבת משאבות pneumatic המונעות על ידי מנועי thermo-mechanical. המנוע, המיוצר מסגסוגת זיכרון בצורת סגסוגת זיכרון סגסוגת באביב, מתרחב כאשר ממוקם במים חמים ודחוס פעמונים, ומייצר לחץ נוזלי הנצמד לתאי גמיש רך עבור מחזורים גמישים קלים עבור מחזורים ותופסים. חוקרים במכון וויס של הרווארד השתמשו בטכניקה זו כדי ליצור רובוטים חסרי רכים לחלוטין שמק אנרגיה מסורקת, אשר מטמפרטורה ארוכת טווח, תוך כדי לעבור מחזורים סביבתיים, באופן אחר, תוך כדי זמן, תוך כדי זמן, תוך כדי הפעלת חיישנים ארוכי טווח, תוך כדי זמן, תוך כדי זמן, תוך כדי הפעלת חיישנים סביבתיים, תוך כדי זמן קצר יותר, תוך כדי תנועה, תוך כדי שימוש באזורים מרוחקים, תוך כדי זמן קצר יותר, ללא מחזורים בטווח הארוך, תוך כדי זמן קצר של זמן קצר, ללא מחזורים.

מערכות בקרה שיכולות להיות אחראיות

הפעלת אחריות דורשת שליטה מדויקת באותה מידה.מערכות מודרניות להטביע שיטות מרובות רגישות ישירות לתוך מבני Actuator, המאפשר משוב בזמן אמת המפצה עבור היסטריה, הפרעות חיצוניות, והזדקנות חומרית במהלך חייו של המתפקד.

טכנולוגיות של גילוי עצמי

צורת ⁇ זיכרון טבעית משנה התנגדות חשמלית כפי שהם משנים בין השלבים המטבוליים והאטנסיים. נכס זה מאפשר estimation מיקום ללא חיישנים חיצוניים.על ידי מדידה של התנגדות, בקרים יכולים להפריע למצב ההפעלה ולתאם חימום הנוכחי דינמי. זה יכולת זיהוי עצמי סימולטור עיצוב מערכת פשטות ולהפחית את דרישות הינע - יתרון קריטי בכלים המבוססים על catheter וטכניקות אחרות של ניקוי תאים משופרים.

המטעים המטומטים מציעים מנגנון רגיש אחר באמצעות אפקט פיזיקלי ישיר.כאשר מתח מוחל, עיוותים החומריים.אם כוחות חיצוניים מפעילים את עצמם בו זמנית, מטען מזוהה מתפתח.על ידי ניטור המטען הזה, בקרים יכולים להבדיל בין עומסי עקירה והפרעות הרצויים.בציוד ייצור אולטרה-precise, עיקרון זה מאפשר לפעילים היברידיים כדי לשמור על תת-מטר בתנאי תפקודים שונים של כוחות ייצור.

Machine Learning for Hysteresis Compensation

האופי הלא ליניארי, היסטמטי של חומרים תרמו-מכאניים רבים מקש עליהם לשלוט בלולאות PID קלאסי. Machine Learning נכנס ל הפער הזה עם תוצאות מרשימות.רשתות עצביות חוזרות על נתונים ניסיוניים יכולות לחזות תשובות אקטוטור כמה שלבים קדימה ומנעו hysteresis, מניבות התנהגות כמעט-לינארית באוניברסיטת טוקיו, אלגוריתם למידה עמוק המופקד על רב-מבנים, שיכול לנטראקטיביים לנטרול צורות לא ידועות של למידה, כדי להפוך את היכולת למחולל-מפלקסית של סגסוגת של צורות לא ידועות של סגסוגת של סגסוגת של חשיבה לא ידועות.

בקרה חיזויית גם מאפשרת חיסכון באנרגיה משמעותי.על ידי אימוץ קלט חום נדרש, בקרים ליישם את הכוח רק לפני העבודה המכנית יש צורך ומאפשר קירור פסיבי, צמצום הצריכה הכוללת עד 60% ביישומים מחזוריים.אסטרטגיה זו רלוונטית במיוחד עבור עונדים מופעלים סוללות, מכשירים רפואיים ניידים ומערכות אחרות שבהן יעילות אנרגיה משפיעה ישירות על יכולת הפעולה ועל זמן ההפעלה.

יישומים אמיתיים ברחבי תעשיות

ה-Thermo-mechanical Actuators עברו ממעבדות מחקר לתוך מערכות ייצור על פני מגזרים רבים של ספיגות גבוהה של כוח, פעילות שקטה, גמישות יוצרת גורם הופכת אותם למותאמים ייחודית למשימות שבהן טכנולוגיות קונבנציונליות נאבקות או נכשלות.

מערכות אוויריות והגנתיות

Spacecraft מסתמכ על קל משקל, אפס-החזקות של פעולות פריסת מערך השמש, רפלקנות אנטנה, ו sunshields. Shape Memory hinge ו- מנגנוני שחרור טסו למשימות כולל ה-FLT של נאס"א:0Mars PathfinderFLT:1 ו- ESA's Sentinel Actings - nitruators - ⁇ זיכרון סגסוגת זיכרון מסגסוגת כי הם מכווץ במיוחד בטמפרטורות קבועות, אשר מקודמות, אשר מרשימות.

במנועי סילון, בצורת סגסוגת זיכרון להתאים את ההנקה בין להבים טורבינות ו casingsing, שיפור יעילות הדלק על ידי הפחתת זרמי דליפות.מערכות בקרה טיהור פעיל אלה להשתמש סגסוגת עתירה גבוהה כמו NiTiHf שיכול לעמוד חום exhaust תוך מתן הכוח הדרוש עבור מיקום מדויק תוכניות תעופה צבאיות הם חקר משטחים הסתגלות כי להשתמש סגסוגת זיכרון כדי לשנות ללא קווי במהירות גבוהה, המאפשרת אופטימיזציה של מטוסים הידראולית עבור תצורה גבוהה.

מכשירים רפואיים וכלי כירורגי

הליכים פולשניים מינימליים הפכו למגמה דומיננטית ברפואה, ומניפסט תרמו-מכאניים כוח כלים רבים הקשורים אליו.תקני הדבקה המבוססים על Catheter עבור arrhythmias להשתמש בטיפים גמישים לסגסוגת זיכרון בצורת זיכרון כיפוף בכיוונים מרובים בו זמנית, נותן אלקטרופיזיולוגיה מדויקת הנעה בתוך תאי לב. היעדר מנועים חשמליים מבטיח תאימות MRI, המאפשרת זיהוי אמיתי-זמן כדי לראות את הרקמות שלהם במהלך ויזואליות טיפוליות.

שתלים פעילים מייצגים עוד גבולות.חוקרים במספר מוסדות מפתחים ידיים סגסוגת זיכרון כי הם קלים ושקט יותר מאשר עמיתים מונעים מנועים. Heat מסופק על ידי מגע עור וחום גוף, חיסול הצורך של סוללות. שתלים עמידים לסמים באמצעות הידרוגלים תרמו-responsive להרחיב כאשר נחשפים לטמפרטורה הגוף, דחיפה של תרופות ממאגרים במחירים מבוקרים.זה יכול לשפר את הטיפול בחולים עם תנאים כרוניים להפחתה של המטופלות.

רובוטיקה ואוטומציה

השדה הרובוטיקה הרכותי אימץ חומרים תרמו-מכאניים ליתרונות הציות והבטיחות הטבועים שלהם. גריפרעים עשויים מ-Elastomers נוזליים או לעצב סיליקון שמפוזר זיכרון יכול לאסוף פריטים עדינים כמו פירות, ביצים, או כוסות זכוכית ללא ריסוק אותם.בהגדרות תעשייתיות, מוליכים כאלה מטפלים באובייקטים של צורה ומשקל משתנה על קו הייצור, צמצום כלי שינוי סביר יותר ויותר הוכחוכן של כוח אדם עם מנועים עם כוח-מפלקסים רגישים.

לא זמין לזחול ושחייה רובוטים המונעים על ידי קלט תרמי מחזורי כבר אבטיפוס עבור יישומי ניטור סביבתיים.מכשירים אלה סופגים חום מהשמש או מים חמים וממירים אותו להילוך קדימה דרך מבנים אלסטיים דו-פעפיים.למרות שהם פועלים ללא הגבלת זמן ללא סייג, כשהם מציבים אותם כשולחים אידיאליים לטווח ארוך באוקיינוסים, יערות, או צינורות תעשייתיים שבהם חליפת סוללות היא בלתי-אקטית או בלתי אפשרית.

אופטיות והפחדה

מכשירים אסטרונומיים מודרניים מסתמכים על אופטיקה אדפטיבית כדי לבטל עיוות אטמוספירי.המתא-מכני, במיוחד עיצובים תרמיים ומעצבים מראות מונעים זיכרון, מציעים את השבץ הגבוה ואת ההיסטריה הנמוכה הדרושים כדי לתקן שגיאות גלנט על פני טלסקופים גדולים-צמצם. במערכות אלה, פועלים תרמיים מספקים תיקונים נמוכים כי גורמים מהירים יותר, המאפשרים לשמור על תפקודים הכולל של מערכת מעבר למגוון רחב של מצבים.

במיקרוסקופיות אלקטרוניות, סחף תרמי מסבך מפגשים דימות ארוכים.הנו-מכניקה המכונה Invar ו המונעת על ידי הרחבה תרמית מבוקרת באופן פעיל נגד סחף זה, ייצוב דגימות בתוך כמה קדומים לאורך שעות של פעילות. יציבות כזו מאפשרת הדמיה של חלקיקים אטומיים של אטומים, מתן תובנות שמניעות חדשנות כימית ושיפור היעילות של זרז תעשייתי בשימוש מכל דבר אחר ייצור מחדש של חומרי גלם.

מגבלות נוכחיות ואתגרים מתקדמים

למרות התקדמות יוצאת דופן, כמה מכשולים מגבילים אימוץ רחב יותר של מחוללי תרמו-מכניים.יעילות רכיבה על אופניים - מניעת חום לעבודה מכנית - נשאר נמוך יותר מאשר מנועים חשמליים, בדרך כלל החל מ 5 עד 15%.הרבה אנרגיה קלט אבד לסביבה, הדורש בידוד זהיר או אסטרטגיות שיקום חום.

הזדקנות שומן ופונקציונלי נמשכת לאתגרים עבור מערכות חומר רבות. בעוד ⁇ חדשים יותר להציג תוחלת חיים מורחבת, רכיבה על אופניים חוזרת עדיין יכול להוביל להצטברות וביצועים בסופו של דבר סחף.פיתוח פרוטוקולים שיחזור ביצועים חומריים באמצעות רכיבה תרמית מבוקרת הוא אזור מחקר פעיל, בנוסף, רבים ביצועים גבוהים דורשים חומרים אקזוטיים כגון hafnium, phenledium, או ננו-חלקיקים, אם כי הוא אמצעי ייצור איטי יותר.

ניהול תרמי במערךי הפעלה צפופים מציג אתגר משמעותי נוסף.כאשר מאות או אלפי פועלים ארוזים בקפידה - כמו בתצוגות קקטוס לפתרון גבוה - חום מגורם אחד יכול לחצות את הצוואר לשכנים, לטשטש פלט ולצמצם דיוק.מיקרופלודליק מוטבע ישירות לתוך תת-מקלעי פעולה הוא פתרון מבטיח אבל מוסיף מורכבות ודורש משאבות קומפקטיות, לעתים קרובות עצמם תרמו-מכאי כי יש להימנע ממכשירים נוספים לניהול קפדניים.

מגמות מתפתחות ועתיד של חוק ההצתה המכנית

הטוראו-מכני של ה-RMO-mechanical Actuators להיות חכם יותר, אוטונומי יותר, ומשלבים יותר חזק עם מערכות אקולוגיות דיגיטליות של תאומים. חומרי הפחתת עצמים שתיקון מיקרו-מצרים במהלך מחזורי חימום נמצאים בפיתוח, עם דילס-אלדר מבוססי פולימרים וסגסוגת זיכרון מסוימת מדגימה חומרים אוטונומיים לאחר שחוקרים במכון המתקדם של המדע והטכנולוגיה שילבו בהצלחה מיקרו-קנטים למנגנוני ריפוי מכניים, לאחר ריפוי מכניים.

(הקיימות היא מאמצים בתכנון של פועלים המופעלים לחלוטין על ידי פסולת חום מאלקטרוניקה או תהליכים תעשייתיים.פרויקט טייס במפעל פלדה השתמש במנוע חום גדול בצורת זיכרון סגסוגת זיכרון כדי לקצור אנרגיה תרמית מהתמוטטות קירור, ומייצר מספיק כוח מכני כדי להפעיל שסתום ניטור שנדרש בעבר כוח חשמלי.

ההתכנסות של מתאמים תרמו-מכאניים עם אינטליגנציה מלאכותית תניב מערכות שלמדו והסתגלות שלהם אסטרטגיות הפעלה משלהם לאורך זמן. תאומים דיגיטליים - מודלים וירטואליים שעדכון בזמן אמת עם נתוני חיישן - יאפשרו למפעילים לחזות ללבוש, לקבוע תחזוקה באופן פעיל, ולהפעיל סימולציות לפני פריסת פועלים פיזיים במשימות קריטיות.זה משינוי פעיל לשליטה חיזויית לא תפתח את הסטנדרטים הנדרשים על ידי התחדשות חללים, מערכות חכמות, ייצור חכמות, אוטונומיות, כלי רכב אוטונומיות, אקטיביות, אקטיביות, אקטיביות, אקטיביות ומכוניות חכמות.

המחקר ממשיך לשיפור היעילות באנרגיה, עם כמה קבוצות שדיווחו על פריצות דרך ביעילות המרה תרמית-למכנית.ה-FLT:0U. מחלקת האנרגיה של USFLT:1 מממנת פרויקטים חקר מחזורי התאוששות חום מתקדמים שיכולים להכפיל את היעילות של פרוצדורות תרמו-מכאוניות בהשוואה לשיטות בנייה מתקדמות.

המסע של ממריצים דו-מיניסטיים פשוטים מפסים דו-מתכתיים ועד מערכות חכמות רב-חומריות מתמחישות כיצד חומרים מדע, חשיבה עיצוב, ובקרת דיגיטלית משלבים לפתרון משימות מדויקות תובעניות.אלה שקטות, קומפקטיות ורבות עוצמה אלה יניחו את גל פריצות הדרך הטכנולוגיות הבאות, המאפשרות מכונות אינטראקציה עם העולם הפיזי בדרכים מעודנות יותר ויותר.