Что, если материал может быть одновременно жидкостью и твёрдым телом?
В лаборатории Калифорнийского технологического института создан уникальный тип вещества под названием PAM (поликатионные архитектурные материалы), которое меняет своё состояние в зависимости от приложенной нагрузки.
Эти структуры обещают перевернуть представления о материалах и их свойствах.
В отличие от гранулированных или кристаллических материалов, PAM объединяет свойства обоих классов.
"PAM-материалы — это действительно новый тип материи", — говорит Кьяра Дарайо профессор Калифорнийского технологического института.
Основной секрет в том, что частицы связаны между собой, как в кристаллах, но свободно скользят, как зерна песка. Благодаря этому они ведут себя как жидкость при сдвиге, но становятся твёрдыми при сжатии.
Прототипы PAM основаны на принципе соединения, как в кольчуге, только с использованием трёхмерных узоров, создаваемых на 3D-принтере.
"Это кольчуга на стероидах", — заявляет Вэньцзе Чжоу, исследователь.
Структуры из нейлона, акрила или металла тестировались под сжатием, скручиванием и сдвигом, чтобы изучить их поведение.
Уникальная способность PAM поглощать энергию делает их перспективными для шлемов и защитного снаряжения, упаковки и даже биомедицинских устройств.
"Каждая частица может скользить, вращаться и перестраиваться, эффективно рассеивая энергию удара", — отмечает профессор Дарайо.
Микроскопические PAM реагируют не только на физические, но и на электрические воздействия, что открывает возможности для робототехники и медицины.
"Мы лишь начали исследовать возможности этого материала", — говорит Лиучи Ли, соавтор исследования.
3D-принтер — станок с числовым программным управлением, реализующий только аддитивные операции, то есть добавляющий порции материала к заготовке, относится к классу аддитивных технологий и обычно применяется для задач быстрого прототипирования, но в редких случаях может применяться для мелкосерийного производства конечной продукции.