Прочность материала, из которого изготовлен некий объект, определяет то, что случится с этим объектом в случае его столкновения с чем-нибудь или падения с высоты. Однако, исследователи из Мичиганского университета разработали сложный материал, метаматериал, который меняет свою твердость и прочность в ответ на слабое напряжение, возникающее в результате воздействия внешних сил.

Напомним нашим читателям, что искусственные материалы со сложной структурой, метаматериалы, могут быть наделены некоторыми уникальными свойствами, никогда не встречающимися у материалов естественного происхождения. Мы уже рассказывали о метаматериалах, способных выступать в роли плащей-невидимок, оптических устройстви чрезвычайно прочных и легких конструкционных материалов.

Как уже упоминалось выше, метаматериал, разработанный в Мичиганском университете, предназначен для его переключения от мягкого к твердому состоянию в случае необходимости. Приложенное небольшое механическое напряжение заставляет измениться прочность и твердость поверхности этого материала на несколько порядков ее величины. При этом не страдает ни форма, ни прочность объекта, изготовленного из такого материала.

Удивительные свойства новый материал приобрел за счет его уникальной пространственной решетчатой структуры. Он состоит из набора крошечных стержней, соединенных «распорками». Механическое напряжение заставляет стрежни изменить свое местоположение друг относительно друга, решетка материала меняет свои топологические свойства и материал становится мягким или твердым в зависимости от вектора прикладываемого напряжения. Поскольку стержни поглощают и рассеивают энергию механического воздействия, структура материала не претерпевает деформаций.

Исследователи полагают, что у материала со столь замечательными свойствами имеется весьма широкий ряд областей его применения. Покрышки для велосипедов, мотоциклов и автомобилей, изготовленные из метаматериала, не будут нуждаться в подкачке и смогут адаптироваться к особенностям поверхности движения. Вместо того, чтобы прятать подушку безопасности в рулевое колесо при помощи нового материала можно превратить само рулевое колесо в подобие подушки, которая в момент столкновения «обретет» мягкость и упругость. Более того, в большую «подушку безопасности» можно превратить кузов автомобиля, который будет поглощать и перераспределять энергию столкновения, уменьшая уровень повреждений и последствия от них.

«Когда такой автомобиль будет двигаться в обычном режиме, его кузов будет традиционно жесток» – рассказывает Хаоминг Мао (Xiaoming Mao), ведущий исследователь, – «Но в момент столкновения кузов автомобиля станет упруго-резиновым, поглощая энергию столкновения и защищая тем самым пассажиров внутри него».