Американські інженери створили метаматеріали з природною структурою, міцніші за традиційні аналоги

Новий тип метаматеріалів

Як повідомляє НВ — Техно: Американські інженери з Массачусетського технологічного інституту та Північно-Східного університету розробили новий тип метаматеріалів з унікальною внутрішньою структурою, натхненною природними мережами. Ці матеріали виготовлені методом 3D-друку та демонструють підвищену стійкість до механічних пошкоджень. Результати дослідження опубліковані в журналі Nature.

Метаматеріали, створені дослідниками, натхнені природними структурами, такими як:

• судини листя
• жилки на крилах бабок
• системи взаємозв'язків між організмами

Внутрішня структура нових матеріалів складається з взаємопов'язаних балок різної товщини і довжини. Для виготовлення використані полімерні балки розміром від мікрометрів до сантиметрів, що забезпечує різноманітність у їхній архітектоніці.

Випробування метаматеріалів

Випробування нових метаматеріалів включали тестування на стискання та стійкість до ударів, під час яких проводилися тести шляхом скидання важких вантажів. Результати показали, що нові метаматеріали краще витримують механічні навантаження, ніж традиційні ґратчасті та стільникові структури. Розроблена архітектура була названа масштабними метаматеріалами і створюється за допомогою алгоритму, який генерує мережу балок різної товщини і довжини.

У матеріалі присутні краї, що мають щільнішу мережу балок, за аналогією з товстою шкіркою помело, що дозволяє більш ефективно поглинати удари. Застосування цієї розробки може бути дуже широким, зокрема у виробництві:

• захисних шоломів
• броні
• матеріалів для звукоізоляції й поглинання вібрацій

Ця розробка є важливим кроком у вдосконаленні метаматеріалів, які можуть значно перевершувати традиційні матеріали за своїми характеристиками. Інноваційні рішення, що базуються на принципах природи, можуть знайти застосування в багатьох сферах, включаючи медицину, будівництво та автомобільну промисловість. Подальші дослідження в цій області можуть призвести до ще більшої стійкості та функціональності матеріалів, що, в свою чергу, відкриває нові можливості для технологічного прогресу.

Ці нові розробки в області метаматеріалів відкривають нові можливості для покращення технологій, пов'язаних із наночастинками. Зокрема, методи управління наночастинками, розроблені в MIT, можуть суттєво вплинути на фотоніку та медичні технології, використовуючи подібні принципи, що покращують ефективність нових матеріалів.