Эластичный материал с большой внутренней энергией разработали в Амхерсте
Твердое вещество, похожее на резину, обладающее удивительными свойствами, разработали исследователи из Массачусетского университета в Амхерсте, 2 февраля сообщает Phys.org.
Материал имеет структуру композита. В эластичную основу встроены частицы магнитов. При деформации в «эластомагнитном» материале происходит сдвиг фазы, что приводит к накоплению в нем значительного количества энергии, которую материал может впоследствии высвобождать.
«Представьте себе резиновую ленту. Ее натягивают и отпускаю, и она летит через всю комнату. Теперь представьте себе супер-резинку. Когда вы растягиваете ее до определенной точки, вы активируете дополнительную энергию, запасенную в материале. Когда ты отпускаешь эту резинку, она пролетает целую милю», — говорит Альфред Кросби, профессор полимерной науки и техники в UMass Амхерст.
Фазовый сдвиг происходит, когда материал переходит из одного состояния в другое. Всякий раз, когда материал меняет свою фазу, энергия либо высвобождается, либо поглощается.
Фазовые сдвиги не ограничиваются только изменениями между жидким, твердым и газообразным состояниями — может произойти переход из одной твердой фазы в другую. Фазовый сдвиг, высвобождающий энергию, может быть использован в качестве источника энергии.
«Чтобы усилить выделение или поглощение энергии, необходимо создать новую структуру на молекулярном или даже атомном уровне. Мы преодолели эти проблемы и не только создали новые материалы, но и разработали алгоритмы проектирования, которые позволяют программировать эти материалы на конкретные реакции, делая их предсказуемыми», — говорит Кросби.
Магнитные частицы в эластичном материале регулируют его фазовые преходы. И поскольку сдвиг фазы предсказуем и повторяем, можно спроектировать метаматериал так, чтобы он делал именно то, что нужно: либо поглощал энергию от сильного удара, либо высвобождал большое количество энергии для взрывного движения.
