Науковці з Ліверморської національної лабораторії Лоуренса (LLNL) у Каліфорнії, спільно з колегами, розробили новий клас програмованих м’яких матеріалів, які здатні ефективно поглинати удари і змінювати свою форму під впливом тепла.
У дослідженні також брали участь фахівці з Гарвардського університету, Каліфорнійського технологічного інституту (Caltech), Національних лабораторій Сандія та Орегонського державного університету. Ця розробка відкриває можливості для створення “розумніших”, легших і більш стійких матеріалів, які реагують на зміни навколишнього середовища.
Джерело: Advanced Materials.
Ці матеріали виготовлені з еластомерів рідких кристалів (LCE) — гумоподібних полімерів, які змінюють свої властивості під впливом тепла, світла або механічного навантаження. Команда надрукувала їх за допомогою 3D-принтера у вигляді спеціально спроектованих ґратчастих структур. В залежності від архітектури та умов середовища, ці ґратки можуть поглинати енергію, змінювати жорсткість або форму.
На думку першого автора роботи, інженера LLNL Родріго Теллеса, основна перевага полягає у безпрецедентному рівні контролю — від молекулярної структури до макроскопічної форми. Це дозволяє створювати матеріали з налаштовуваними механічними характеристиками.
Особливістю LCE є так звана “м’яка еластичність”. На відміну від силікону чи піноматеріалів, властивості яких фіксуються під час виготовлення, молекулярна структура LCE перебудовується під навантаженням, що дозволяє ефективно поглинати енергію і відновлюватися після деформації.
Випробування показали, що при повільному стисненні LCE-ґратки залишаються м’якими та гнучкими, а під час ударів великою швидкістю поглинають в 18 разів більше енергії, ніж аналогічні силіконові матеріали. Крім того, вони не руйнуються навіть після багаторазових ударів, що робить їх перспективними для використання в захисному спорядженні, деталях аерокосмічної техніки та у роботах зі змінною формою.
Як пояснила співавторка дослідження Елейн Лі, стійкість пояснюється тим, що під час швидкого удару молекули рідких кристалів швидко перебудовуються, рівномірно розподіляючи енергію по всій структурі.
Цього вдалося досягти завдяки унікальному 3D-друку, під час якого мікроскопічні балки ґратки орієнтуються подібно до м’язових волокон. Така орієнтація дозволяє програмувати зміну форми, наприклад, стиснення в одному напрямку та розширення в іншому при нагріванні.
Команда також створила комп’ютерні моделі для моделювання поведінки матеріалу: при підвищенні температури ґратки змінюють форму в різних напрямках, а під час удару — гнуться і відновлюються замість того, щоб тріскатися.
Дослідники мають намір випробувати складніші архітектури та розширити застосування розробки, зокрема для броні, яка реагує на удари в реальному часі, або медичних пристроїв, що рухаються разом з тілом.
Нагадаємо, що дослідники з MIT і Університету Дюка розробили нову стратегію покращення полімерних матеріалів, яка може зробити пластик більш довговічним і потенційно зменшити кількість пластикових відходів.
Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *
Цей сайт використовує Akismet для зменшення спаму. Дізнайтеся, як обробляються дані ваших коментарів.
Have you ever wondered how you can make your online casino…
Мотоблоки сегодня являются незаменимыми помощниками на приусадебных участках. Они позволяют эффективно…
Криптовалютна платформа SwissBorg оголосила про порушення безпеки, яке призвело до втрати…
Згідно зі звітом The Information, Nasdaq посилює нагляд за компаніями, що…
Комісія з фінансових послуг (FSC) запровадила нові регуляторні рекомендації щодо послуг…
Coinbase оголосила про ф’ючерси на спеціальний індекс, який об’єднує акції технологічних…
Дані про рух коштів у ETF у вівторок ознаменувалися значним зрушенням,…
У вівторок SEC та CFTC опублікували узгоджену заяву, в якій зазначається,…