Ученые из Массачусетского технологического института разработала уникальный метаматериал, который сочетает высокую прочность и растяжимость — качества, которые раньше считались несовместимыми. Основной компонент материала — жесткий акрил, аналог плексигласа, — благодаря особой архитектуре приобретает свойства, близкие к мягкой резине, но остается невероятно прочным. Работа опубликована в журнале Nature Materials.
Секрет инновации — в так называемой двойной сетке: жесткие микростержни переплетаются с мягкими спиралями, образуя сложную структуру, напечатанную с нанометровой точностью методом двухфотонной литографии. Такая комбинация позволяет материалу растягиваться более чем в четыре раза по сравнению с его исходной длиной, в то время как сам акрил без модификации практически не тянется и легко разрушается при деформации.
Вдохновленные структурой гидрогелей, которые сочетают мягкость и прочность за счет перекрестно связанных полимеров, ученые впервые применили аналогичный подход к созданию метаматериалов. Полученная структура способна не только выдерживать значительные механические нагрузки, но и эффективно поглощать энергию за счет запутывания и трения между мягкими волокнами.Особенно удивительный эффект был получен при добавлении в структуру искусственных «дефектов» — отверстий, усиливающих гибкость и прочность материала.
«Мы расширяем границы метаматериалов», — отметил профессор Карлос Портела, ведущий автор работы. — «Теперь можно создавать не только прочные, но и гибкие металлы, керамику и даже стекло, что открывает дорогу множеству новых применений».
Ранее стало известно, как бактерии чувствуют прикосновение.