Материал, который может принимать любую форму, разработали в Гарварде

Материал, который может принимать и удерживать любую возможную форму, разработали исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук Джона А. Полсона (SEAS), 19 октября сообщает журнал Proceedings of the National Academy of Sciences

Одной из самых больших проблем при проектировании материалов с произвольной формой является уравновешивание, казалось бы, противоречивых характеристик — способности к изменению формы и жесткости. Изменчивость позволяет получать новые формы, но если материал слишком изменчив, он не может стабильно поддерживать формы. Жесткость помогает зафиксировать материал на месте, но если он слишком жесткий, он не может принимать новые формы.

Ученые начали с нейтрально стабильной элементарной ячейки с двумя жесткими элементами, стойкой и рычагом, а также двумя растягивающимися упругими пружинами.

«Имея нейтрально стабильную элементарную ячейку, мы можем отделить геометрию материала от его механической реакции как на индивидуальном, так и на коллективном уровне. Геометрию элементарной ячейки можно изменять, изменяя как ее общий размер, так и длину одной подвижной стойки, в то время как ее упругую характеристику можно изменять, изменяя либо жесткость пружин внутри конструкции, либо длину стоек и звеньев», — сказал Гаурав Чаудхари, аспирант SEAS.

Исследователи окрестили свою сборку «тотиморфными материалами» из-за их способности превращаться в любую стабильную форму. Они соединили отдельные элементарные ячейки с естественно стабильными соединениями, построив 2D и 3D структуры из отдельных тотиморфных клеток. Затем они продемонстрировали, как один лист тотиморфных клеток может изгибаться, скручиваться в спираль, трансформироваться в форму с двумя разными гранями и даже выдерживать вес.

«Мы показываем, что мы можем собрать эти элементы в структуры, которые могут принимать любую форму с неоднородными механическими реакциями. Поскольку эти материалы основаны на геометрии, они могут масштабироваться как в большую, так и в меньшую сторону. Их можно использовать в качестве датчиков в робототехнике и биотехнологиях или в архитектуре», — сказал С. Ганга Прасат, аспирант SEAS.