Напечатаны прочные и гибкие метаматериалы

При разработке метаматериалов с различными исключительными свойствами большое внимание всегда уделялось прочности и жесткости. Но чем композит жестче, тем он менее гибкий. Инженеры из США нашли способ получения метаматериалов, сочетающих прочность и эластичность. Хотя их базовые компоненты очень жесткие и хрупкие, благодаря точной и сложной структуре и 3D-печати результат получается одновременно прочным и гибким.

Метаматериал, созданный командой специалистов Массачусетского технологического института, сочетает две архитектуры микроскопического масштаба. Первая представляет собой жесткий сетчатый каркас из стоек и ферм. Вторая — узор из колец, которые закручиваются вокруг каждой стойки и фермы. Все они выполнены из одного и того же акрилового пластика и напечатаны за один раз с использованием высокоточной двухфотонной литографии, сообщает MIT News.

Необычные свойства материалу придает сочетание жестких микроскопических распорок и более мягкой плетеной архитектуры. Эта микроскопическая «двойная сеть», которая печатается из полимера, похожего на плексиглас, создает материал, который может растягиваться, не разрываясь, в четыре раза. Для сравнения: в других формах этот же полимер практически не растягивается и легко раскалывается после появления первых трещин.

Образцы нового материала площадью от нескольких квадратных микрометров до нескольких квадратных миллиметров исследователи подвергли серии стресс-тестов.

Как выяснилось, новая конструкция может растягиваться в три раза больше своей длины и в 10 раз больше по сравнению с метаматериалом с решетчатым узором, напечатанным из того же акрила. Эластичное сопротивление нового материала возникает из-за взаимодействия между жесткими распорками и более беспорядочным, спиралевидным плетением.

По словам ученых, аналогичную структуру можно будет применять к другим материалам, например, для изготовления эластичной керамики, стекла и металлов. Прочные, но гибкие материалы могут быть использованы в производстве тканей, гибких полупроводников, электронных чипов и прочных, но податливых каркасов, на которых можно выращивать клетки для восстановления тканей.

Источник: ХайТек+