Создан материал с управляемой жесткостью

Физики создали новый метаматериал, свойствами которого можно управлять при помощи магнитного поля. Для демонстрации возможностей ученые изготовили образцы, меняющие жесткость, что может пригодиться в робототехнике и при изготовлении бронежилетов. Статья об этом опубликована в журнале Science Advances.

Метаматериалы — это вещества с необычными свойствами, которые определяются в первую очередь их структурой, а не составом. Существует несколько примеров природных метаматериалов, но большинство из них синтезировано в лаборатории. Такие материалы могут, например, направлять колебания по определенной траектории, что позволяет сделать «плащ-невидимку» для света или звука. Другой объект может скручиваться в ответ на сдавливание. Такие свойства определяются заранее выбранной структурой и не меняются в зависимости от внешних воздействий.

В новой работе ученые представили механический метаматериал, свойства которого восприимчивы к внешнему магнитному полю. Он состоит из решетчатой сети полых пластиковых труб, наполненных жидкостью, густеющей в присутствии магнитного поля. Жидкость является взвесью железных микрочастиц в масле. Если поля нет, частицы движутся случайным образом, но рядом с магнитом выстраиваются вдоль силовых линий, из-за чего вся структура приобретает жесткость.

Авторы протестировали свойства отдельных элементов из нового метаматериала, которые можно складывать в структуры большего размера. Перемещение такой ячейки с расстояния в восемь сантиметров до одного увеличивало жесткость структуры на 62%. В будущем такие материалы можно скомбинировать с электромагнитами, то есть устройствами, создающими магнитное поле посредством электричества. Например, с их помощью можно было бы сделать защитную спортивную экипировку с настраиваемой степенью амортизации ударов или роботов переменной жесткости, которые смогут пролезть через узкий тоннель, а затем приобрести необходимую для выполнения задач прочность.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.