Программируемые материалы демонстрируют будущий потенциал в промышленности

Новое исследование показывает, что сотовые «клеточные» материалы, созданные из полимера с памятью формы, можно запрограммировать на получение различных изделий: от поглощающих удары футбольных шлемов до биомедицинских имплантатов.

«Мы представляем новый класс программируемых материалов, чьи эффективные механические свойства могут меняться после производства без дополнительной переработки, — сказал Пабло Цаваттьери, адъюнкт-профессор Университета Пердью. – Идея в том, чтобы выпускать основу, из которой потом создаются различные изделия».

В ходе данного исследования университет сотрудничал с General Motors. Вывод специалистов описаны в 2 статьях декабрьского номера International Journal of Solids and Structures. Ученые показали, что могут создавать программируемые клеточные материалы, намерено вводя дефекты в единичные элементы. Они изучали 2 типа сотовых структур. Одна состояла из шестигранных ячеек, а у другой был узор кагоме.

«Мы показали, что дефекты могут быть полезны. Так, деформация шестигранных ячеек добавит структуре новые свойства», — отметил участник исследования Дэвид Рестрепо.

Разработки могут использоваться для производства звукопоглощающих материалов, рассчитанных на определенные частоты. Другими потенциальными областями использования являются защищающие от радаров покрытия для военной техники и поглощающие удары прослойки в футбольных шлемах.

Свойства материалов зависят от формы отдельных ячеек и толщины разделяющих их стенок. Опыты показали, что сжатие структуры на 5% приводит к повышению жесткости на 55%.

«Это – невероятное достижение, так как раньше для таких показателей приходилось создавать новый материал с удвоенной толщиной стенок между ячейками», — сказал Рестрепо.

Структуры также продолжали сохранять свойства при наличии распространенных производственных недостатков, что делает их потенциальным сырьем для промышленности.