Физики впервые создали пружину, которая срабатывает несколько раз без внешнего вмешательства. В зависимости от формы это либо резко сгибающиеся и разгибающиеся полоски, либо прыгающие шайбы. Шайбы удалось даже заставить прыгать вверх по лестнице, чтобы измерить суммарную высоту прыжков.

Подобные механизмы есть в стеблях плотоядных растений, говорится в статье, опубликованной в Nature Materials.

Стебель плотоядного растения, способный резко выгибаться для поимки добычи, это не что иное, как пружина с затвором. Как следует из названия, системы такого типа состоят из объекта с запасом потенциальной энергии (например, сжатая пружина) и затвора — механизма не дающего пружине разжаться. Отдельный класс пружин составляют объекты с затворами геометрического типа, в которых существует нестабильный изгиб, при размыкании которого происходит выброс накопленной в пружине потенциальной энергии.

Эти процессы часто используются растениями и грибами. Движущей силой в этом случае выступает осмотическое давление, или проще говоря набухание материала пружины жидкостью. Например, плотоядные растения Utricularia и D. Muscipula используют его в своих листьях, которые могут резко прогибаться в обе стороны для поимки насекомых.

Пример пружины с геометрическим затвором: изначально гладкий диск с внутренним напряжением, выгибается с высвобождением энергии этого напряжения / Yongjin Kim / Nature Materials, 2021

Такие механизмы уже не первый раз вдохновляют ученых на создание чего-то подобного, но до сих пор ни у кого не получилось достигнуть многократного выгибания пружины без внешнего вмешательства — пружина срабатывает один раз, после чего для повторения процесса ее необходимо вручную вернуть в исходное положение. В природе конструкции такого рода работают многократно за счет сложных механизмов саморегуляции восстановления, которые пока не получалось воспроизвести в лаборатории.

Изображения выгнутого и вогнутого положений листьев плотоядного растения / Douglas Holmes / Advanced Materials, 2007

Физики Йончин Ким (Yongjin Kim) и Альфред Кросби (Alfred Crosby) из Массачусетского технологического института вместе с Джеем ван дер Бергом (Jay van den Berg) из Делфтского технологического университета создали полимерную пружину с многократным срабатыванием.