1335 подписчиков
Гофрированный пластик неожиданно стал образцом нового класса «мультистабильных» метаматериалов, которые могут обратимо менять свою форму. Это открытие может привести к созданию различных технологий, начиная от роботов и заканчивая медицинскими устройствами. Физики Анн Меуссен и Мартин ван Хек описывают эти материалы в своей статье, опубликованной в журнале Nature 20 сентября 2023 года.
Исследователи вдохновились природой, где все вокруг нас способно менять свою форму, начиная от раскрывающихся лепестков цветков до роботов, способных хватать предметы. Однако существовала проблема: обычно такие формы были нестабильными, а если они были стабильными, их изменить было невозможно. Схожую проблему испытывал и клей: форма, созданная из мягкой глины, становилась стабильной после запекания, но изменить ее уже нельзя было.
В своей статье Меуссен и Ван Хек описывают новые правила создания мультистабильных метаматериалов, которые могут принимать различные стабильные состояния и легко изменять их. Основой этого открытия является материал с простой структурой: листы пластика или другого гибкого материала с гофрами или канавками. Когда такой лист тянут, гофры прогибаются и образуют протяженные гребни, перпендикулярные направлению гофров. Эти гребни остаются на месте даже после прекращения тяжения, заставляя лист принять новую форму. Сочетание различных гребней позволяет создавать красивые рулоны, спирали и спиральные формы, которые остаются устойчивыми, даже когда материал находится в покое.
Однако, если лист раздвинуть еще дальше, гребни исчезают, и форма может быть снова изменена. Меуссен обнаружил, что каждая изогнутая канавка функционирует как дефект, и соседние дефекты взаимодействуют друг с другом: если они приблизятся, они отталкиваются, но если они находятся рядом друг с другом, они слипаются. Это означает, что гребни состоят из цепочек дефектов, которые взаимодействуют и фиксируют друг друга.
Таким образом, гофрированный пластик представляет собой уникальный класс материалов, способных обратимо менять свою форму. Это открытие может иметь значительное значение для различных областей, включая робототехнику и медицину, где возможность изменять форму материалов может привести к разработке новых устройств и технологий.
DOI: 10.1038/s41586-023-06353-5
1 минута
23 сентября 2023