Создан материал, с которым под давлением происходят странные вещи - Гранит науки - 2017-11-30

Метаматериал, созданный учеными из Технологического института Карлсруэ (Karlsruhe Institute of Technology) в Германии, представляет собой синтетическую структуру, микрокуб, который под высоким давлением вместо того чтобы сжаться, расширяется. Этот парадоксальный материал собран в виде решетки с полыми трехмерными перекрестьями из элементов, каждый из которых по форме напоминает переходное устройство «тройник», только на шесть розеток и микрометрового диаметра. Когда давление окружающей материал среды – воздуха, воды или чего-то еще – повышается, кольцевые поверхности перекрестий сжимаются внутрь, но поскольку сами перекрестья соединены друг с другом рычажками, скобами, это искривление поворачивает перекрестья и раздвигает их, вследствие чего вся структура расширяется, пояснил порталу Science News один из авторов изобретения Цзиньюань Цюй (Jingyuan Qu).

По словам эксперта издания Майкла Хабермана (Michael Haberman), инженера-механика из Техасского университета (University of Texas) в Остине, «эти физики очень хитро собрали довольно сложный набор структурных элементов». Цюй с коллегами сделали микрокуб метаматериала, описанного в статье, принятой к печати журналом Американского физического общества (American Physical Society) Physical Review X, из пластмассоподобного вещества путем микроскопической 3-D – печати. При помещении метаматериала в газовую камеру под давлением от одной до пяти атмосфер, объем материала увеличивался на три процента.

Создание подобных расширяющихся под давлением материалов до сих пор только допускалось математическими моделями и компьютерными симуляциями, отмечает еще один эксперт Science News Джозеф Грима (Joseph Grima), материаловед из Мальтийского университета (University of Malta). Регулировать степень расширения материала можно подгонкой толщины поверхностей перекрестий, соединяющих элементы с шестью плоскостями. Чем толще перекрестия, тем меньше будет расширяться структура.

Состав метаматериала позволяет ему сохранять один и тот же размер в широком диапазоне давлений. Это делает его пригодным для производства оборудования, которому предстоит противостоять разрушительным давлениям. 3D-микропринтер, с помощью которого напечатали новый материал, сделан компанией Nanoscribe, основанной при Технологическом институте Карлсруэ. В основе такой печати миниатюрных структур метод двухфотонной полимеризации, при котором ультракороткие лазерные импульсы, направляемые на светочувствительный материал, вызывают его полимеризацию с последующим отвердеванием на сфокусированных пятнах. Поскольку лазерный луч перемещается в трех измерениях, то он создает трехмерный объект. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».