Метаматериал может переходить из мягкого состояния как резина в твёрдое как сталь и обратно

Метаматериал может переходить из мягкого состояния как резина в твёрдое как сталь и обратно

Метаматериалы — это искусственные материалы, свойства которых зависят не от их состава, а от их топологии (строения). Учёные могут, меняя их структуру, менять и их свойства. Диапазон эффектов может быть очень широким: например, экспериментаторы смогли (с использованием различных искусственных материалов) создать фотокамеру, которой не нужны линзы.

На этот раз исследователям из Мичигана удалось создать метаматериал, жёсткость которого можно легко регулировать, и эта разница может быть существенной —  сопоставимой с различиями между резиной и сталью. Поскольку это свойство предопределяется общей структурой, переход между жёстким и мягким состояниями не изменяет и не повреждает материал.

Такой эффект достигается за счёт встраивания в структуру материала своеобразных петель из молекул. Его прекрасно иллюстрирует макромодель на базе детской игрушки (похоже, учёные мужи так и не наигрались в детстве!).

Модель демонстрирует то, что происходит внутри метаматериала: в зависимости от направления прилагаемых сил, которые входят в контакт со сторонами игрушки, она будет сжиматься или нет. Необычные петли внутри метаматериала, со слов учёных, создают топологическую поляризацию, что и придает ему эти необычные свойства.

Исследователь Сяомин Мао говорит, что при контакте объекта с метаматериалом изменяется геометрию его структуры как реакция на оказываемое на его края давление. Так как всё это происходит на поверхности, внутри метаматериал остаётся без повреждений. В качестве возможного будущего применения предлагается использовать подобные метаматериалы в автомобильной или ракетной технике для поглощения ударов при столкновениях и авариях. Это свойство может оказаться полезным также для самонастраивающихся велосипедных шин.