Sciencemag.cz
Doporučujeme
Výzkumníkům se podařilo vytvořit novou pevnou látku podobnou gumě, která má překvapivé vlastnosti. Dokáže absorbovat a uvolňovat velmi velké množství energie a navíc je programovatelná. Nový materiál má být velkým příslibem pro širokou škálu aplikací. Roboti by díky ní mohli mít vyšší výkon bez dalších nároků na energii; různé helmy a jiné ochranné materiály by zvládly mnohem rychleji rozptylovat mechanickou energii nárazu.
„Představte si natahovací gumu,“ uvádí spoluautor nové studie Alfred Crosby z University of Massachusetts Amherst. „Když ji pustíte, letí přes celou místnost. A teď si představte super gumičku. Když ji natáhnete za určitý bod, aktivujete dodatečnou energii uloženou v materiálu. A když pak pustíte tuto gumičku, poletí kilometr.“
Tato plánovaná gumička je vyrobena z nového metamateriálu, který kombinuje pružnou látku podobnou gumě s malými zabudovanými magnety. Elasto-magnetický materiál využívá k výraznému zvýšení množství energie, kterou může uvolnit nebo absorbovat, fázového posunu. Fázové posuny, provázené spotřebováním nebo uvolněním energie, se neomezují pouze na změny skupenství, k posunu může docházet i z jedné pevné fáze do druhé.
Pomocí metamateriálu se vědcům nyní podařilo množství energie uvolňované/spotřebované při fázovém posunu výrazně zvýšit. Autoři nové studie navíc vyvinuli algoritmy, které umožňují naprogramovat specifickou odezvu těchto materiálů a tím jejich fungování učinit předvídatelným.
Tým se údajně inspiroval některými jevy v živé přírodě, např. fungováním pastí masožravých rostlin.
„Vložením malých magnetů do elastického materiálu můžeme řídit fázové přechody tohoto metamateriálu. A protože je fázový posun předvídatelný a opakovatelný, můžeme metamateriál zkonstruovat tak, aby dělal přesně to, co chceme: buď pohlcoval energii z velkého nárazu, nebo uvolňoval velké množství energie pro explozivní pohyb,“ komentuje to Xudong Liang z Harbin Institute of Technology (Shenzhen).
Elasticko-magnetický metamateriál. Modře a červeně jsou znázorněny póly magnetů. Odezvu materiálu lze řídit změnami orientace magnetů. Credit: University of Massachusetts Amherst
Xudong Liang et al, Phase-transforming metamaterial with magnetic interactions, Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073/pnas.2118161119
Zdroj: University of Massachusetts Amherst / Phys.org
