Американские исследователи высказали идею создания композитных материалов с разветвлённой сетью «тоннельчиков», имитирующих кровеносные сосуды. Подавая по ним жидкость или газ, можно менять проводящие или упругие свойства композита.

Предложенное, по словам исследователей из Иллинойсского университета в Урбане и Шампейне (UIUC), реализуется так: при изготовлении материала в него вшиваются «жертвенные» волокна; под действием нагревания вещество, из которого они состоят, испаряется, оставляя миниатюрные тоннели, напоминающие капилляры или жилки листа. Сам композит при этом никак не страдает.

За кажущейся простотой кроются, как утверждается, широчайшие возможности практического применения. Руководитель проекта профессор Скотт Уайт считает, что его группе удалось получить многофункциональный материал, свойства которого зависят только от помещённых внутрь жидкостей или газов. Специалисты выделили четыре типа таких функций.

Рис. 1. Ради системы транспортировки жидкостей и газов были принесены в жертву вплетённые в «тело» материала волокна. (Изображение Beckman Institute, U. of I).

Самое очевидное — терморегуляция. Корпус транспортного средства или стены сооружений, сделанные из подобного материала, могут менять уровень теплоотдачи в зависимости от температуры и свойств агента, который залит внутрь.

Второе: поместив в «капилляры» люминесцентные вещества, специалисты инициировали химическую реакцию и теперь имеют материалы разной степени светимости.

Третье: проводящая жидкость, курсирующая по «капиллярам», меняет электрические свойства материала.

И четвёртое: материал с феррофлюидами придаёт… к примеру, военной технике особую электромагнитную сигнатуру (характерные электромагнитные свойства), что делает её малозаметной для радаров. Иными словами, в зависимости от типа помещённой внутрь жидкости или газа можно варьировать проводящие или упругие свойства композита.

Сейчас учёные работают над полупроницаемыми мембранами, которые смогут перегораживать искусственные сосуды вдоль и поперёк, наделяя материалы новыми талантами.

Рис. 2. Участники проекта (слева направо): Нэнси Соттос, Скотт Уайт и Джефф Мур (фото L. Brian Stauffer).

Результаты исследования опубликованы в статье:

Aaron P. Esser-Kahn, Piyush R. Thakre, Hefei Dong, Jason F. Patrick, Vitalii K. Vlasko-Vlasov, Nancy R. Sottos, Jeffrey S. Moore, Scott R. White Three-Dimensional Microvascular Fiber-Reinforced Composites. – Advanced Materials. – Volume 23, Issue 32, pages 3654–3658, August 23, 2011; DOI: 10.1002/adma.201100933.