Инженеры Университета штата Айовы разработали новый умный материал, чья жесткость повышается при физическом воздействии, как у нагруженных мышц.
Скручивание или сгибание каучукоподобной структуры повышало ее жесткость до 300%. В опытах механически нагруженная гибкая полоса материала превращалась в твердый композит, способный выдержать в 50 раз больше собственного веса.
Разработке, отмечается в статье sciencedaily.com, не требуются внешние источники энергии, вроде тепла, света или электричества, для изменения свойств. Материал можно использовать различными способами, включая решения для медицины и промышленности.
Отчет о проекте представлен в статье Materials Horizons с ведущими авторами Мартином Тсуо и Майклом Бартлеттом, доцентами материаловедения и машиностроения. Вместе с ними работали аспиранты Бойс Чанг и Рави Тутика.
Команда нашла простой, дешевый способ производства частиц переохлажденного металла, остающегося жидким даже ниже температуры плавления. Структуры, сечением 1-20 мкм, были получены за счет воздействия кислородом на капли сырья. Окисленный слой покрывал металл, препятствуя дальнейшему отвердению. Авторы также нашли способ смешивать эти частицы с каучукоподобным эластомером без их разрушения.
При механической нагрузке: толчке, скручивании, сгибании, сдавливании – металлические частицы раскалываются. Вытекающее из окисленной оболочки содержимое сливается и застывает. В результате внутри материала формируется металлическая сетка.
Точка разрыва может быть настроена так, чтобы вещество вытекало после физического воздействия различной силы. Изменения, вероятно, потребуют изменений используемого металла, размеров частиц или типа мягкого материала.
Сейчас авторы применяли сплав висмута, индия и олова. Но, по словам Тсуо, подойдут и другие металлы.
«Идея в том, что независимо от состава переохлаждаемой смеси, мы получаем одинаковое поведение», — сказал специалист.
Материал, по мнению авторов, может использоваться в медицине для поддержки нежных тканей, или в промышленности – для защиты ценных датчиков. Он также подходит для мягких роботов или носимой электроники. Авторы работают над получением патента на разработку.