Инженеры Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора (LLNL) в сотрудничестве с Калифорнийским технологическим институтом (CalTech) и Принстонским университетом представили новый класс материалов — трехмерные поликатенированные архитектурные материалы (PAMs). Эти материалы обладают уникальной способностью сочетать свойства твердых тел и жидкостей, что открывает новые возможности для их применения в различных областях.
PAMs состоят из взаимосвязанных колец или клеток, которые могут динамически реагировать на внешние силы, расширяясь, сжимаясь или изменяя форму. Как объясняет ученый LLNL Сяосин Ся, такие структуры обеспечивают большую свободу движения по сравнению с жесткими решетками, что позволяет им вести себя как жидкость или твердое тело в зависимости от условий.
Эксперименты показали, что PAMs могут изменять форму под действием гравитации, что делает их перспективными для создания материалов, реагирующих на внешние стимулы, систем поглощения энергии и архитектурных конструкций, способных адаптироваться к условиям низкой гравитации. Например, в аэрокосмической отрасли такие материалы могут использоваться для создания компонентов самолетов, сочетающих прочность и эффективность.
Команда продемонстрировала, что PAMs сохраняют свои механические свойства независимо от масштаба — от микроскопических медицинских устройств до крупных архитектурных элементов. Это открывает широкие возможности для их применения в различных областях, от медицины до строительства.
Еще одним ключевым свойством PAMs является их способность реагировать на электростатические силы. Покрытие микроскопических образцов медью показало, что кольца начинают отталкиваться друг от друга, что приводит к быстрым и обратимым изменениям формы. Это делает их перспективными для использования в "умных" системах, таких как робототехника или носимые устройства, которые могут адаптироваться в реальном времени.
Несмотря на успехи, массовое производство PAMs остается сложной задачей из-за различий в методах изготовления. Исследователи LLNL работают над новыми технологиями 3D-печати, чтобы упростить процесс. Кроме того, команда продолжает изучать свойства материалов в различных условиях, чтобы обеспечить их долговечность и производительность в реальных условиях.
PAMs — это шаг к созданию материалов будущего, которые сочетают в себе гибкость, прочность и адаптивность. Их уникальные свойства открывают новые горизонты для технологий, которые могут изменить наше представление о материалах и их применении в науке, медицине и промышленности.