Ткань нового поколения становится более жесткой при необходимости

Материалы, изменяющие свои свойства в ответ на определенные раздражители, могут занять ценное место во многих областях - от робототехники, медицины до современных самолетов.

Новый пример такой технологии изменения формы создан по образцу древних цепных доспехов, позволяя им быстро превращаться из гибких в жесткие благодаря тщательно расположенным сцепленным частицам.

Пуленепробиваемая кольчуга? 

Материал был разработан учеными из Наньянского технологического университета в Сингапуре и Калтеха в США, которые описывают его как тип "носимой структурированной ткани". С точки зрения физики, его возможности обеспечиваются благодаря так называемому переходу заклинивания - тому же принципу, который заставляет запечатанный в вакууме рис или бобы застывать, когда они плотно упакованы, оставляя частицам мало места для движения.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Команда задалась целью разработать ткань, которая может легко превращаться из мягкой и складной в жесткую и несущую нагрузку, указав в качестве примера на то, как плащ Бэтмена может превращаться в планер в фильме 2005 года "Бэтмен начинается". Для этого команда начала исследовать, как структурированные, но полые частицы могут быть соединены между собой, чтобы сформировать ткань с жесткостью, которую можно изменять по команде.

"Вдохновленные старинными цепными доспехами, мы использовали пластиковые полые частицы, скрепленные между собой, чтобы повысить жесткость нашей настраиваемой ткани", - говорит автор исследования доцент Ван Ифань. "Чтобы еще больше увеличить жесткость и прочность материала, мы сейчас работаем над тканями из различных металлов, включая алюминий, которые могут быть использованы для более масштабных промышленных применений, требующих повышенной грузоподъемности, таких как мосты или здания".

Частицы в форме октаэдров, созданные командой, были напечатаны 3D-печатью на нейлоновом пластике в виде цепной почты, которая затем была заключена в пластиковый конверт и уплотнена с помощью вакуума. Это позволило увеличить плотность упаковки, притянуть тщательно продуманные частицы и увеличить количество точек соприкосновения между ними, в результате чего структура стала в 25 раз более жесткой.

При манипуляциях с плоской структурой, напоминающей стол, ткань выдерживала нагрузку в 1,5 кг (3,3 фунта), что в 50 раз превышает ее собственный вес. В другом испытании на ткань в расслабленном состоянии бросали небольшой стальной шарик, в результате чего она деформировалась на 26 мм (1 дюйм), а затем снова бросали в жестком состоянии, в результате чего она деформировалась только на 3 мм.

Затем ученые напечатали 3D-версию материала из алюминия, который, как они обнаружили, обладает такой же податливостью и мягкостью, как и нейлоновая версия. Но когда материал был "зажат" вместе, он оказался намного жестче, благодаря более твердым свойствам алюминия по сравнению с нейлоном.

Если для инкапсуляции нейлоновой версии использовалась пластиковая оболочка, то металлическая версия может быть инкапсулирована кевларом для создания защитной ткани для пуленепробиваемых жилетов. Среди других потенциальных применений любой из версий - экзоскелеты, адаптивные гипсы, изменяющие жесткость по мере выздоровления пациента, или даже мосты, которые можно раскатывать и придавать жесткость по требованию.

В настоящее время команда работает над улучшением характеристик материала и изучает новые способы придания ему жесткости, среди которых можно назвать магнетизм, температуру и электричество. опубликовано econet.ru по материалам newatlas.com

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

Подписывайтесь на наш youtube канал!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet