Материал будущего создан — ткань, похожая на кольчугу, может становиться твердой по команде

Материал, который способен менять свое состояние с мягкого на жесткое, или принимать вид заданной конструкции, может быть востребован во многих областях. В фантастических произведениях такие материалы являются неотъемлемой честь будущего, и теперь они станут нашим настоящим.

Инженеры из Калифорнийского технологического института и Лаборатории реактивного движения разработали материал, вдохновленный кольчугой, который под давлением может трансформироваться из мягкого и гибкого состояния в определенные твердые формы.

По словам авторов, у материала есть потенциальные применения в качестве умной ткани для экзоскелетов, или в качестве адаптивного гипса, который регулирует его жесткость по мере заживления травмы, или даже в качестве разворачиваемого моста, который можно развернуть и укрепить.

Исследователи стремились достичь тех же свойств, которые неоднократно показывались у различных материалов в фантастических произведениях, вроде накидок, способных одним движением становится прочным щитом для своих носителей.

Материал будущего создан — ткань, похожая на кольчугу, может становиться твердой по команде

Источник: Caltech

Материал из связанных октаэдров.

Материалы, которые изменяют свойства подобным образом, уже существуют вокруг нас. Отдельные частицы кофе и песка имеют сложную, но разрозненную форму и могут застрять только при сжатии. Однако листы связанных колец могут заклиниваться как при сжатии, так и при растяжении (при сдвиге или разрыве). Ученые протестировали ряд частиц, чтобы увидеть, какие из них обладают гибкостью и регулируемой жесткостью.

Чтобы изучить, какие материалы будут работать лучше всего, исследователи разработали ряд конфигураций связанных частиц из соединение колец для соединения кубов с соединением октаэдров (которые напоминают две пирамиды, соединенные в основании). Материалы были 3-D распечатаны из полимеров и даже металлов. Затем эти конфигурации были смоделированы на компьютере с задействованием экспертов по моделированию сыпучих материалов.

Материал будущего создан — ткань, похожая на кольчугу, может становиться твердой по команде

Источник: Caltech

Тест материала в "мягком" состоянии.

Материал будущего создан — ткань, похожая на кольчугу, может становиться твердой по команде

Источник: Caltech

Тест материала в "твердом" состоянии.

Инженеры применяли внешнее напряжение, сжимая ткани с помощью вакуумной камеры или сбрасывая груз, чтобы контролировать застревание материала. В одном эксперименте ткань для кольчуги с вакуумным замком была способна выдержать нагрузку в 1,5 кг, что более чем в 50 раз превышает собственный вес ткани. Ткани, которые демонстрировали самые большие различия в механических свойствах (от гибких до жестких), были тканями с большим средним числом контактов между частицами, такими как связанные кольца и квадраты, похожие на средневековые кольчуги.

Эти ткани имеют потенциальное применение в интеллектуальном носимом оборудовании: в незащищенном виде они легкие, эластичные и удобные в носке; после перехода к твердому виду они становятся поддерживающим и защитным слоем на теле пользователя.

Материал будущего создан — ткань, похожая на кольчугу, может становиться твердой по команде

Источник: Caltech

Когда материал затвердеет, он может выступать в качестве прочного моста.

Параллельно с работой над так называемыми умными материалами, которые представляют собой ткани, которые могут изменять форму до определенных конфигураций по желанию, ученые недавно продемонстрировали метод управления формой поверхности с помощью встраивания сетей из термочувствительных жидкокристаллических эластомеров (ЖКЭ), тонких полосок полимера, которые сжимаются при нагревании. Эти LCE содержат растягивающиеся нагревательные катушки, которые могут заряжаться электрическим током, который нагревает их и заставляет сокращаться. Когда LCE сжимались, они тянули за гибкий материал, в который они были встроены, и сжимали его, придавая заранее заданную твердую форму.

В дальнейшем команда планирует миниатюризировать и оптимизировать дизайн как структурированных структур, так и интеллектуальных систем, чтобы приблизить их к практическому применению.

Читайте также

Игровой монитор ASUS TUF остановил пулю и, возможно, спас жизнь геймеру

Игровой монитор ASUS TUF остановил пулю и, возможно, спас жизнь геймеру

Starlink и Starshield: чем отличаются две спутниковые сети SpaceX

Starlink и Starshield: чем отличаются две спутниковые сети SpaceX

Meta* создала человекоподобного робота Max для помощи людям в быту

Meta* создала человекоподобного робота Max для помощи людям в быту

Что на самом деле смогут квантовые компьютеры и когда они изменят мир?

Что на самом деле смогут квантовые компьютеры и когда они изменят мир?

Почему дата-центры не строят в Арктике или на дне океана?

Почему дата-центры не строят в Арктике или на дне океана?

Во Франции предложили налог на интернет-трафик: 5 центов за гигабайт

Во Франции предложили налог на интернет-трафик: 5 центов за гигабайт

Робот-пожарный стреляет пеной на 60 метров

Робот-пожарный стреляет пеной на 60 метров

Сэм Альтман назвал локальный ИИ неэффективной тратой оперативной памяти

Сэм Альтман назвал локальный ИИ неэффективной тратой оперативной памяти

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

«Черный ящик»: как устроен главный свидетель авиакатастроф и почему его нельзя заменить облаком

«Черный ящик»: как устроен главный свидетель авиакатастроф и почему его нельзя заменить облаком

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Не только чума: семь самых смертоносных эпидемий и пандемий в истории человечества

Не только чума: семь самых смертоносных эпидемий и пандемий в истории человечества

Космический телескоп NASA Swift упадёт на Землю после 22 лет работы — что будет?

Космический телескоп NASA Swift упадёт на Землю после 22 лет работы — что будет?

Учёные предложили искать сигналы инопланетян по примеру светлячков

Учёные предложили искать сигналы инопланетян по примеру светлячков

ИИ-агентов GPT и Claude столкнули в Minecraft — одни воевали, другие спорили

ИИ-агентов GPT и Claude столкнули в Minecraft — одни воевали, другие спорили

Астрономы обнаружили, как звезда-спутник искажает атмосферу Бетельгейзе

Астрономы обнаружили, как звезда-спутник искажает атмосферу Бетельгейзе