Инженеры МТИ и Университета Южной Калифорнии создали новый класс метаматериалов. Эти похожие на звезды структуры из пересекающихся лучей или стропил, размером с кубик сахара быстро сжимаются при нагревании до 282 градусов Цельсия.

Почти все твердые материалы, от резины и стекла до гранита и стали, расширяются при нагревании. Лишь ненадолго некоторые из них обходят это термодинамическое правило и сжимаются при повышении температуры. Например, холодная вода сжимается, когда нагревается от 0 до 4 градусов Цельсия, прежде чем начать расширяться, пишет MIT News.

Каждое из стропил созданной учеными МТИ и Университета Южной Калифорнии «звезды» сделано из обычного материала, расширяющегося при нагревании. Но их конструкция заставляет звезды вести себя наподобие сфер Хобермана — игрушечного шара из граней и сочленений. Ученые применили метод микростереолитографии — технологию 3D-печати, при которой свет проектора печатает очень маленькие структуры в жидкой смоле, слой за слоем.

Ученые назвали эту конструкцию метаматериалом — композитным материалом, проявляющем странные, часто парадоксальные свойства, которых нет в природе.

В некоторых случаях сопротивление расширению при нагревании может оказаться особенно полезным. Например, в микросхемах, которые могут коробиться и деформироваться, если их долгое время подвергать действию высокой температуры. «Работающий процессор часто нагревает платы, и это может сказаться на их производительности», — говорит профессор Николас Фэн из МТИ.

Но основное значение открытия заключается в возможности настраивать отдельные элементы «звезды» — лучи и расстояние между ними, направление и степень расширения при нагревании.

«У нас появилось пространство для экспериментов с другими материалами, например, углеродными нанотрубками, более легкими и прочными. Теперь мы можем исследовать в лаборатории эти новые конструкции», — говорит профессор Фэн.

К метаматериалам, меняющим свою форму, можно отнести и разработку ученых Университета Бристоля, вдохновленных японским искусством складывания бумаги — киригами. Он может принимать форму трехмерных фигур и применяться в робототехнике, создании летательных аппаратов и смарт-антенн.