Spolupráca inžinierov z Kalifornského technologického inštitútu (Caltech) a Technologickej univerzity Nanyang (NTU) priniesla na svet nový materiál, ktorý dokáže „na povel“ meniť svoje vlastnosti. Materiál by podľa vedcov mohol byť v budúcností nasadený do potencionálne život meniacich technológií. Na tému upozornil portál InterestingEngineering.

Materiál podobný krúžkovému brneniu

Ako upozorňuje Caltech na svojom webe, materiály, ktoré menia svoje vlastnosti na základe rôznych požiadaviek a vplyvov, sú vysoko žiadané azda v každom technologickom odvetví.

V novej štúdii publikovanej v prestížnom žurnále Naturevšak chceli vedci vytvoriť materiál, ktorý dokáže na povel zmeniť svoje vlastnosti a prechádzať z mäkkej a flexibilnej štruktúry do poriadne pevnej, ktorá čo-to dokáže vydržať.

„Chceli sme vyrobiť materiál, ktorý dokáže na povel zmeniť svoju tuhosť,“ uvádza autorka Chiara Daraio.

Nový materiál, ako autori štúdie priznávajú, bol inšpirovaný typickým krúžkovým brnením, aké sa používalo v staroveku a v stredoveku. Hoci je materiál inšpirovaný krúžkovým brnením, je lepšie si ho predstaviť ako notoricky známy Batmanov plášť, ktorý v prípade potreby temný strážca Gothamu zmení na „krídla“.

Udrží 50-násobok svojej hmotnosti

K objaveniu materiálu, alebo ako píšu autori štúdie „štruktúrovanej látky“, pomohla stará-dobrá metóda pokus-omyl. V experimente vedci otestovali niekoľko druhov materiálov, sledovali ich flexibilitu, možnosti nastavenia tuhosti, vzory a vlastnosti. Dôležitú úlohu pri experimentoch zohrali aj počítačové simulácie, kde boli sledované rôzne konfigurácie, ako sa daný materiál môže spájať.

NEPREHLIADNI
Vedci vyrobili nové najpevnejšie a najtvrdšie sklo sveta, poškriabe aj povrch diamantu

Materiál pozostáva zo stoviek, na 3D tlačiarni vytlačených, dutých osemstenov. Jednotlivé nylónové osemsteny sú navzájom spojené podobným spôsobom ako krúžkové brnenie a sú zapuzdrené vo vákuovom obale. Vákuové puzdro robí celú štruktúru až 25-krát tuhšou, upozorňuje portál NewAtlas.

Štruktúra sa podľa požiadaviek môže nachádzať v závislosti od toho či sú jednotlivé osemsteny spolu „zomknuté“ v tuhom alebo mäkkom (flexibilnom) stave. V jednom z experimentov dokázala štruktúra vo svojom tuhom stave udržať až 1,5 kg, teda 50-násobok svojej hmotnosti. V inom experimente vedci nechali na povrch tejto štruktúry spadnúť malú oceľovú guličku, ktorá zdeformovala štruktúru v tuhom stave len o 3 mm a v mäkkom stave až o 26 mm.

Štruktúra udrží 50-násobok svojej hmotnosti. Caltech

Neskôr vedci rovnakú štruktúru vytlačili aj z hliníku. Ukázalo sa, že hliníková štruktúra má de facto podobnú mäkkosť a poddajnosť ako jej nylónová verzia, avšak po „zomknutí“ osemstenov a prejdení do pevného stavu vykazovala hliníková verzia lepšiu tuhosť.

Odborníci sa domnievajú, že hliníková alternatíva by v budúcnosti nemusela byť potiahnutá plastovým obalom, ale kevlarom a mohla by poslúžiť ako ochranná látka pre nepriestrelné vesty. Štruktúra by sa mohla využívať aj ako inteligentný materiál pre robotické exoskelety.

„Tieto materiály majú potencionálne využitie v inteligentných nositeľných zariadeniach. Ak osemsteny nie sú zomknuté, materiál je ľahký, poddajný a pohodlný na nosenie. Po zomknutí je z nich podporná a ochranná vrstva pre telo nositeľa,“ uvádza prvý autor štúdie Yifan Wang.

Okrem toho by materiál mohol nájsť uplatnenie v medicíne alebo pri výstavbe mostov. Aktuálne odborníci pátrajú po spôsoboch, ako túto štruktúru ešte viac spevniť. Zaujímavým sa javí využitie magnetizmu, tepla či elektriny.