Nowy metamateriał: raz elastyczny, raz twardy

Amerykańscy naukowcy zaprezentowali elastyczny metamateriał szybko utwardzający się w polu magnetycznym. Może stać się podstawą dla kamizelek kuloodpornych i robotów przyszłości.

Specyfika metamateriałów polega na ich unikalnych właściwościach, o których decyduje nie tyle ich skład, ile struktura.

Szczególnie obiecujące są metamateriały o niezwykłych właściwościach optycznych, na których podstawie można stworzyć powłoki kamuflujące nowej generacji a nawet peleryny niewidki. Natomiast struktura zaprezentowana przez zespoły Kennetha Loha z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego i Christophera Spadacciniego z Livermore National Laboratory może znaleźć zastosowanie w robotyce i ochronie pancernej.

W artykule opublikowanym w czasopiśmie Science Advances naukowcy opisują ją jako nową klasę struktur — „metamateriały reagujące na pola mechaniczne” (Field Responsive Mechanical Metamaterials, FRMM). Struktura stanowi sieć wydrukowanych na drukarce 3D elastycznych plastikowych mikrorurek o długości 5 mm wypełnionych zawiesiną cząstek żelaza w lepkim oleju. Ten płyn sam z siebie jest dość płynny i w normalnych warunkach metamateriał pozostaje elastyczny. Jednakże w warunkach wystarczającego zewnętrznego pola magnetycznego cząstki żelaza ustawiają się wzdłuż linii sił, nadając strukturze sztywność.

W eksperymentach przybliżenie takiej komórki do elektromagnesu z odległości 8 cm do 1 cm zwiększało jej sztywność o 62%. Prawdopodobnie w przyszłości takie struktury pozwolą na stworzenie elastycznych kamizelek kuloodpornych i elastycznych robotów, które w razie potrzeby będą mogły natychmiast usztywniać się pod wpływem włączonego pola magnetycznego.