Share This
Связаться со мной
Крути в низ
Categories
//Новый программируемый метаматериал

Новый программируемый метаматериал

06.05.2021Category : My Habr

novyj programmiruemyj metamaterial 717fc2a - Новый программируемый метаматериал

На протяжении последних десятилетий учёные разрабатывают метаматериалы – материалы, которые не встречаются в природе. При этом их свойства обусловлены не химическим составом элементов, но тщательно продуманными особенностями искусственной структуры. Подобные материалы до сих пор не получили широкого распространения, однако это может измениться уже в обозримом будущем. Тянь Чэнь из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) пошёл дальше, разработав программируемый метаматериал, свойства которого можно изменять даже после окончания формирования его структуры.

Тянь Чэнь принимает активное участие в деятельности сразу двух исследовательских учреждений EPFL – Лаборатории гибких материалов и Лаборатории геометрических вычислений. В своём проекте он решил объединить методики обоих направлений, чтобы найти способ воздействовать на внутреннюю геометрию структуры готового материала. Целью Чэня стал единый метаматериал, способный демонстрировать целый спектр механических и физических свойств, сочетая, например, жёсткость и гибкость. По задумке учёного, особенности подобного материала должны сделать его «универсальным бойцом», не требующим замены в зависимости от ситуации. Сам Чэнь привёл в пример собственную историю с подвёрнутой лодыжкой. При такой травме сразу необходима иммобилизация конечности при помощи жёсткой шины или даже гипса. По мере заживления лодыжки можно ослабить фиксацию и постепенно возвращать подвижность, заменив шину на более мягкую. Сегодня для этого приходится использовать несколько разных фиксаторов, однако возможно, что в будущем им на замену придёт один единственный материал, способный выполнять функции как жёсткой, так и мягкой шины.

novyj programmiruemyj metamaterial ec52b56 - Новый программируемый метаматериал

Метаматериал Чэня представляет собой смесь силикона и магнитного порошка, сложная структура которой оставляет пространство для изменения механических свойств. Тянь Чэнь пояснил, что принцип работы его изобретения аналогичен работе компьютерных девайсов вроде жёстких дисков. Клетки структуры материала – так называемые м-биты – ведут себя как крошечные рубильники. Как и в жёстких дисках, воздействие магнитного поля меняет вектор намагниченности клеток, тем самым активируя и деактивируя их. Таким образом в активном состоянии клеток метаматериал становится жёстким, а при деактивации обретает бо́льшую гибкость. Чэнь считает, что в дальнейшем исследователи смогут комбинировать более широкий спектр механических свойств в соответствии с направлением магнитного вектора клеток в структуре материала.

novyj programmiruemyj metamaterial f7b505f - Новый программируемый метаматериал

Дизайн, программирование и реакция одной клетки (м-бита) на магнитное поле

novyj programmiruemyj metamaterial f123e39 - Новый программируемый метаматериал

Сбор и тестирование комплекса м-битов

В ходе дальнейших исследований Чэнь намерен отыскать нужный баланс между потенциалом программируемых метаматериалов и ресурсов, необходимых для их создания и эксплуатации. Пока что подобные структуры ещё слишком энергоёмкие для использования в быту, потому в ближайшее время исследователей ожидают многочисленные эксперименты с целью развития и оптимизации технологии. В частности, Чэнь и его коллеги планируют наконец вывести область своего исследования из двумерного пространства в трёхмерное и попробовать создавать программируемые 3D-структуры. Кроме того, они заинтересованы в освоении различных масштабов метаматериалов.

novyj programmiruemyj metamaterial 0b09737 - Новый программируемый метаматериал

Изменение свойств м-бита и его реакция на механическое Подробнее

  • 4 views
  • 0 Comment

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Свежие комментарии

    Рубрики

    About Author 01.

    blank
    Roman Spiridonov

    Моя специальность - Back-end Developer, Software Engineer Python. Мне 39 лет, я работаю в области информационных технологий более 5 лет. Опыт программирования на Python более 3 лет. На Django более 2 лет.

    Categories 05.

    © Speccy 2022 / All rights reserved

    Связаться со мной
    Close