Механический метаматериал превратит руль автомобиля в подушку безопасности

Секрет материала, меняющего свою твёрдость, заключается в решётке, элементы которой закреплены на "шарнирах" и могут складываться при механическом воздействии.

Иллюстрация University of Michigan.

Всем известно, что подушка – мягкая, а кирпич – твёрдый, и ничто не заставит эти объекты поменяться свойствами. Но исследователи из Мичиганского университета представили концепцию нового типа метаматериалов, которые смогут переключаться между твёрдым и мягким состоянием.

Напомним, что свойства искусственно созданных метаматериалов обусловлены не столько составом, сколько структурой, упорядоченной специальным образом. Ранее на их основе уже создавали революционную плоскую линзу, строительные блоки, складывающиеся в плоский лист, и различные прототипы покрытий и "плащей", делающих предметы невидимыми.

Поверхность нового материала, концепция которого была разработана командой под руководством Сяомин Мао (Xiaoming Mao), может становиться твёрдой как сталь или мягкой как резина. При этом при необходимости смена состояния возможна много раз подряд.

Секрет кроется в структуре материала, которая представляет собой решётку, состоящую из крошечных распорок, соединённых подвижными "шарнирами". В нормальном состоянии конструкция представляет собой жёсткий каркас, но в случае удара, излома или другого механического воздействия, распорки складываются и материал становится мягким. При этом шарниры гасят стресс, и основная структура решётки не разрушается. После этого шарниры и перекладины занимают свои привычные места, и материал снова обретает твёрдость.

Необычный материал предполагает весьма интересные области применения новой технологии. По мнению авторов исследования, из подобных метаматериалов в будущем можно строить части корпусов космических кораблей, которые будут твёрдыми во время взлёта, а затем изменят свои свойства, чтобы обеспечить более мягкую посадку. Автомобильные и велосипедные шины с изменяемой жёсткостью смогут корректировать свои характеристики, чтобы обеспечить максимально комфортную езду по разным покрытиям. А подушка безопасности, спрятанная в руле, может уйти в историю, если сам руль станет мягким в случае удара.

"Когда вы находитесь за рулём автомобиля, необходимо, чтобы он был прочным и выдерживал нагрузку, – говорит Мао в пресс-релизе университета. – Но во время столкновения желательно, чтобы элементы кузова и салона стали мягче для поглощения энергии столкновения и защиты пассажиров".

Подробнее с результатами теоретической работы можно ознакомиться, прочитав статью, которая была опубликована в издании Nature Communications.