Инновационный материал, созданный на основе кольчуги, превращается из гибкого в жесткий по команде.

Инженеры разработали материал, вдохновленный кольчугой, который под давлением способен трансформироваться из мягкого состояния в определенные твердые формы.

Отдельные частицы кофе и песка имеют сложную, но разрозненную форму и могут затвердевать только при сжатии. Однако листы связанных колец могут заклиниваться как при сжатии, так и при растяжении. Это и послужило ключем. Группа исследователей протестировала ряд частиц, чтобы увидеть, какие из них обладают гибкостью и регулируемой жесткостью.

Чтобы изучить, какие материалы будут работать лучше всего, исследователи разработали ряд конфигураций связанных частиц из соединение колец для соединения кубов с соединением октаэдров которые напоминают две пирамиды, соединенные в основании. Материалы были 3-D распечатаны из полимеров и металлов. Затем эти конфигурации были смоделированы на компьютере.

Ударопрочность материала в незажатом состоянии.

Ударопрочность материала при заклинивании.

Инженеры применяли внешнее напряжение, сжимая ткани с помощью вакуумной камеры или сбрасывая груз, чтобы контролировать застывание материала. В одном эксперименте ткань для кольчужных колец с вакуумным замком была способна выдержать нагрузку в 1,5 кг, что более чем в 50 раз превышает собственный вес ткани. Ткани, которые демонстрировали самые большие различия в механических свойствах (от гибких до жестких), были с большим средним числом контактов между частицами, такими как связанные кольца и квадраты, похожие на средневековые кольчуги.

Параллельно с работой над так называемыми умными поверхностями, которые могут изменять форму до определенных конфигураций по желанию, команда специалистов продемонстрировала метод управления формой поверхности с помощью встраивания сетей. Из термочувствительных жидкокристаллических эластомеров LCE, тонких полосок полимера, которые сжимаются при нагревании. Они содержат растягивающиеся нагревательные катушки, которые могут заряжаться электрическим током, нагреваюшим их и заставляющим сокращаться. Когда LCE сжимались, они тянули за гибкий материал, в который были встроены, и сжимали его, придавая заранее заданную твердую форму.

У материала есть потенциальные применения в качестве умной ткани для экзоскелетов, или в качестве адаптивного гипса, который регулирует свою жесткость по мере заживления травмы, или даже в качестве быстровозводимого, перемещаемого моста.

Команда планирует миниатюризировать и оптимизировать дизайн как структурированных структур, так и интеллектуальных систем, чтобы приблизить свю разработку к практическому применению.

Источник:

https://zen.yandex.ru/media/technosci/innovacionnyi-material-sozdannyi-na-osnove-kolchugi-prevrascaetsia-iz-gibkogo-v-jestkii-po-komande-61155df6f9261873f60315e4