Vedci vyvinuli unikátnu gumu z metamateriálu: Takéto vlastnosti nemá žiaden prirodzene vyskytujúci sa materiál
Vedci z University of Massachusetts vytvorili materiál, ktorý prekvapí neobyčajnými vlastnosťami.
Tímu výskumníkov z University of Massachusetts sa podarilo vytvoriť novú substanciu, ktorá pripomína gumu, no má naozaj neobyčajné vlastnosti. Dokáže absorbovať a následne vypustiť veľké množstvo energie. Tento materiál by mohol nájsť svoje využitie v robotike, ale aj pri výrobe ochranných materiálov, informuje portál univerzity.
„Predstavte si obyčajnú gumičku. Keď ju natiahnete a vystrelíte, preletí cez celú miestnosť. Náš nový materiál funguje na podobnom princípe, no keď ho natiahnete za určitú hranicu, aktivuje sa dodatočná energia uložená v materiáli. V praxi to znamená, že po uvoľnení „supergumy“ by doletela na vzdialenosť väčšiu ako kilometer,“ vysvetľuje Alfred Crosby, autor štúdie.
Hypotetická „gumička“ je vytvorená zo špeciálneho metamateriálu. Obsahuje v sebe vlastnosti, ktoré nenájdete v žiadnom prirodzene sa vyskytujúcom materiáli. Kombinuje totiž elasticitu gumy spolu s elasto-magnetickými vlastnosťami, ktoré využívajú takzvaný fázový posun. Vďaka nemu dokáže materiál absorbovať a uvoľniť výrazne väčšie množstvo energie.
Fázový posun nastáva, keď sa napríklad voda premení na paru, alebo betón zatvrdne. Keď nastáva fázový posun, energia sa buď vydáva, alebo prijíma. Fázový posun môže nastať aj medzi dvoma pevnými skupenstvami. Proces, pri ktorom sa uvoľňuje energia môže byť využitý ako zdroj energie, no až doteraz bolo zložité nájsť ten správny proces, pri ktorom by sa uvoľnilo dostatočné množstvo energie.
„Na zvýšenie energetickej absorpcie, alebo uvoľnenia musíte vytvoriť novú štruktúru na molekulárnej alebo dokonca atómovej úrovni,“ vysvetľuje Crosby.
Programovateľný materiál
Vytvoriť takýto materiál, ktorý sa má navyše správať tak, ako chcete, nie je vôbec jednoduché. Tím vedcov preto siahol po metamateriáloch, prostredníctvom ktorých dokázali tieto ťažkosti prekonať. Vytvorili totiž algoritmy umožňujúce „naprogramovanie“ nových materiálov tak, aby zakaždým vykazovali špecifickú odpoveď.
Pri výrobe nového materiálu sa vedci inšpirovali v prírode, predovšetkým v správaní rastliny Mucholapky. Do elastického materiálu vložili drobné magnety, prostredníctvom ktorých dokážu ovládať fázové posuny metamateriálu. Tieto fázové posuny sú jednoducho opakovateľné a hlavne predvídateľné. Na základe toho dokážu metamateriál naprogramovať presne tak, ako potrebujú. Môžu z neho spraviť štruktúru, ktorá dokáže absorbovať energiu silných nárazov. Môžu tiež vytvoriť štruktúru, ktorá bude pracovať presne opačne. Obrovské množstvo energie uvoľní v procese pripomínajúcom explóziu.
Neprehliadnite
Výskum materiálu bol podporovaný Výskumným laboratóriom americkej armády a inštitútom Harbin Institute of Technology, Shenzhen. Jeho využitie je univerzálne. Napríklad v oblasti robotiky by mohol dať materiál strojom oveľa väčšiu silu bez toho, aby museli roboty spotrebovať veľké množstvo energie. V prípade výroby ochranných materiálov by napríklad prilby dokázali rozložiť energiu nárazu oveľa rýchlejšie. Nový metamateriál má potenciál, aby v budúcnosti našiel uplatnenie v širokom spektre rôznych odvetví.
Komentáre