Исследователи разработали инновационный набор инструментов, позволяющий создавать метаматериалы с изменяющимися свойствами в зависимости от скорости сжатия. Результаты работы опубликованы в очень авторитетном известном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Ряд метаматериалов представляют собой сложные композиционные материалы, чьи свойства определяются не столько химическим составом, сколько искусственно созданной периодической структурой. Их уникальные, a veces even контринтуитивные свойства делают их крайне ценными для различных областей применения. Новый набор инструментов позволяет создавать метаматериалы, демонстрирующие одновременно несколько таких свойств. Это открывает широкие возможности для использования в автомобильных амортизаторах, системах поглощения вибраций в зданиях, клапанах для регулирования потока жидкости и других областях. Важной особенностью является то, что для создания метаматериала часто достаточно лишь точно рассчитать его геометрию, после чего его можно изготовить с помощью 3D-печати.
В последнее время физики наловчились разрабатывать метаматериалы со всё более интересными свойствами. Это могут быть очень лёгкие и прочные материалы, или же у них могут быть необычные механические свойства – при сжатии по одной оси они могут самостоятельно сжиматься и по другой (когда обычные материалы, наоборот, расширяются), или принимать заранее запрограммированную форму.
Однако разработка метаматериалов, имеющих одновременно несколько необычных свойств, остаётся сложной задачей. К примеру, материал, который подошёл бы для строительства зданий, способных перенести землетрясения, должен одним образом реагировать на небольшие повседневные вибрации, и совершенно другим – на сильные толчки. Поэтому авторы данной работы и занялись разработкой многофункциональных метаматериалов.
В частности, им удалось получить метаматериал, который при сжатии по одной оси может как сжиматься, так и расширяться по другой – в зависимости от скорости сжатия. На приведённом выше фото видно, что ключ к свойствам материала лежит в последовательности отверстий. Коллективная деформация отверстий зависит от скорости сжатия.
Автор: Вячеслав Голованов
Источник: https://habr.com/
