Учёные создали материал, которые может мгновенно поглощать или отдавать огромное количество энергии

Группа учёных из Массачусетского университета в Амхерсте разработала метаматериал с удивительными свойствами. Он способен мгновенно поглощать или высвобождать огромные порции механической энергии. Материал будет полезным в любом сценарии, где необходимо либо поглотить удар большой силы (защитные средства), либо осуществить молниеносную реакцию, подобно мышечной, что пригодится робототехнике.

Источник изображения: UMass Amherst

Идея метаматериала, способного мгновенно поглотить или высвободить большие объёмы энергии, лежит в плоскости использования сдвига фаз состояния самого материала. Простым примером сдвига фазового состояния вещества может служить замерзание или выпаривание воды. В первом случае происходит выделение энергии, а во втором её поглощение. Это же правило распространяется на твёрдые материалы, которые могут переходить из одного фазового состояния в другое. Например, записывающая поверхность CD-диска. Она может быть либо аморфной, либо кристаллической, для перехода между которыми тратится энергия записывающего лазерного луча.

Проблема в том, что создать материал с заданными свойствами в отношении фазовых переходов крайне сложно, что требует вмешательств на молекулярном и даже атомарном уровне. В этом плане метаматериалы — материалы из нескольких веществ, связанных определенным образом — намного проще и вполне предсказуемые. В частности, метаматериал для поглощения энергии или её высвобождения сделан в виде определенной эластичной структуры с вставками из магнитов.

«Встраивая крошечные магниты в эластичный материал, мы можем контролировать фазовые переходы этого метаматериала. А поскольку фазовый сдвиг предсказуем и повторяем, мы можем сконструировать метаматериал так, чтобы он делал именно то, что мы хотим: либо поглощал энергию от сильного удара, либо высвобождал большое количество энергии для взрывного движения», — говорят авторы исследования, специалисты из Исследовательской лаборатории армии США и Исследовательского управления армии США, а также Харбинского технологического института в Шэньчжэне (HITSZ).

3dnews

Хочешь узнать больше - читай отзывы