Новий клас. Вчені створюють матеріали, що тримаються разом без клею і можуть розпадатися від вібрації

Дослідники з Університету Колорадо в Боулдері розробляють новий клас матеріалів , які тримаються разом завдяки геометричному зчепленню частинок, а не хімічним зв’язкам, і можуть швидко розпадатися під дією вібрації. Про це пише видання Interesting Engineering . Ці матеріали натхненні звичайними канцелярськими скобами: як і пташине гніздо чи реп’яхи, вони набувають міцності через переплетення елементів. Водночас структура може миттєво повернутися до розсипчастого стану, якщо застосувати цілеспрямовані коливання. Керівник дослідження Франсуа Бартела пояснив, що команда давно працює з ідеями будівельних блоків і геометрії, але до вивчення переплетених частинок перейшла лише нещодавно. За його словами, поєднання властивостей у таких системах відкриває широкі можливості для застосування. Основою розробки є явище « заплутування» частинок. Вчені відтворюють природні структури, зокрема пташині гнізда та мінерали кісток, щоб створити дуже міцні штучні матеріали. Ключову роль відіграє форма частинок: якщо гладкі піщинки легко розсипаються, то спеціально створені форми дозволяють елементам фізично чіплятися один за одного без клею. Аспірант Сон Ю Хан пояснив це на прикладі піску: через гладку і опуклу форму його частинки не можуть зчіплюватися. Але якщо змінити форму зерна, можна суттєво змінити його властивості, зокрема здатність з'єднуватися з іншими частинками. Під час дослідження вчені використовували комп’ютерне моделювання і з’ясували, що найкраще зчеплення дають частинки у формі скоб із двома « ніжками». Вони не просто лежать поряд, а переплітаються в єдину масу, яку важко розірвати. Експерименти показали, що такі матеріали поєднують дві важливі властивості: вони одночасно міцні на розтяг і стійкі до руйнування. Особливість матеріалу — його реакція на вібрацію. На відміну від звичайних матеріалів, які залишаються незмінними, ці можна багаторазово збирати й розбирати. Слабкі коливання роблять структуру жорсткою, а сильні — повністю її розплутують. Бартела зазначив, що цей матеріал не є ані рідиною, ані повністю твердим тілом, що відкриває нові інженерні можливості. Розробка може бути корисною для будівництва та робототехніки. Наприклад, великі конструкції можна буде не руйнувати, а розбирати для повторного використання. Це також може допомогти створювати групи маленьких роботів, які з'єднуються у спільні інструменти, а потім розпадаються, щоб проходити вузькі місця. Бартела порівняв це з рідким металом із фільму « Термінатор 2», який може змінювати форму і знову повертатися до попереднього вигляду. Зараз дослідники тестують складніші форми частинок, натхненні реп’яхами, щоб досягти ще сильнішого зчеплення. Теги:   Матеріали Дослідження Вчені Якщо ви знайшли помилку в тексті, виділіть її мишкою і натисніть Ctrl + Enter