Группа учёных из Массачусетского университета в Амхерсте разработала метаматериал с удивительными свойствами. Он способен мгновенно поглощать или высвобождать огромные порции механической энергии. Материал будет полезным в любом сценарии, где необходимо либо поглотить удар большой силы (защитные средства), либо осуществить молниеносную реакцию, подобно мышечной, что пригодится робототехнике.
Идея метаматериала, способного мгновенно поглотить или высвободить большие объёмы энергии, лежит в плоскости использования сдвига фаз состояния самого материала. Простым примером сдвига фазового состояния вещества может служить замерзание или выпаривание воды. В первом случае происходит выделение энергии, а во втором её поглощение. Это же правило распространяется на твёрдые материалы, которые могут переходить из одного фазового состояния в другое. Например, записывающая поверхность CD-диска. Она может быть либо аморфной, либо кристаллической, для перехода между которыми тратится энергия записывающего лазерного луча.
Проблема в том, что создать материал с заданными свойствами в отношении фазовых переходов крайне сложно, что требует вмешательств на молекулярном и даже атомарном уровне. В этом плане метаматериалы — материалы из нескольких веществ, связанных определенным образом — намного проще и вполне предсказуемые. В частности, метаматериал для поглощения энергии или её высвобождения сделан в виде определенной эластичной структуры с вставками из магнитов.
«Встраивая крошечные магниты в эластичный материал, мы можем контролировать фазовые переходы этого метаматериала. А поскольку фазовый сдвиг предсказуем и повторяем, мы можем сконструировать метаматериал так, чтобы он делал именно то, что мы хотим: либо поглощал энергию от сильного удара, либо высвобождал большое количество энергии для взрывного движения», — говорят авторы исследования, специалисты из Исследовательской лаборатории армии США и Исследовательского управления армии США, а также Харбинского технологического института в Шэньчжэне (HITSZ).
