Материал будущего уже работает: меняет свойства сам по себе — без электроники и проводов

Можно ли представить себе материал, который по щелчку пальцев меняет форму и поведение, словно настроенный гаджет? Оказывается, можно. Инженеры из Швейцарии доказали: это не фантастика, а технология завтрашнего дня.

Метаматериалы — больше, чем просто вещество

В отличие от привычных материалов, метаматериалы уникальны: их свойства определяет не химический состав, а пространственная структура. До сих пор такие материалы создавались с заранее заданными характеристиками, и изменить их уже после изготовления было невозможно.

Но всё изменилось с новой разработкой команды инженеров из Федеральной политехнической школы Лозанны.

Умный материал с "памятью"

Постдокторант Тян Чен создал нечто, способное реагировать на внешние сигналы — его метаматериал меняет свои физические свойства под действием магнитного поля. Это стало возможным благодаря особым ячейкам, которые он назвал "m-битами". Они, как биты в памяти компьютера, могут находиться в двух устойчивых состояниях и переключаться между ними.

"Эти m-биты работают как логические элементы в памяти: переключаешь часть — и меняется поведение всей структуры", — объясняет Чен.

Новый уровень управления

Сначала идея заключалась в том, чтобы создавать материал, который можно было бы сделать либо жёстким, либо гибким. Но эксперимент показал: всё гораздо шире. Программируя разные комбинации ячеек, исследователи научились задавать направления гибкости и даже формировать структуры, которые ведут себя по-разному в зависимости от направления нагрузки.

Что дальше

Сейчас материал работает в двумерной плоскости. Руководитель проекта, Педро Рейс, видит следующий шаг:

"Нам нужно перейти в трёхмерное измерение. Это даст новые, неожиданные свойства, но и новые вызовы — придётся менять принцип программирования ячеек".

Сейчас намагничивание происходит вручную — роботизированной рукой с датчиком Холла. Она работает только в одной плоскости. Для перехода в объём потребуется совершенно другой подход.

Также команда работает над миниатюризацией — чтобы применить технологию в реальных устройствах, элементы нужно сделать значительно меньше. Кроме того, вместо силикона, используемого в лаборатории, возможно, придётся искать новые материалы.

Уточнения

Метаматериа́л - композиционный материал, свойства которого обусловлены в первую очередь резонансными свойствами составляющих его элементов так называемых метаатомов, а не периодической структурой, которая определяет функционал фотонных кристаллов.