Metamateriál, který „protipruží“

Takový materiál bude reagovat opačně, než jsme zvyklí. Při stlačení se roztáhne a při pokusu o natažení se naopak smrští. Koncepci takového materiálu navrhli vědci na Severozápadní univerzitě v Evanstonu v americkém státě Illinois.

Co je metamateriál?

Jde o jakýkoliv uměle vytvořený materiál s vlastnostmi, které se v přírodě běžně nevyskytují. Takový materiál je vytvořen vědci v laboratoři pomocí metod detailní práce s jeho strukturou, ať už na mikroúrovni nebo na nanoúrovni. Doposud se dařilo vyrábět hlavně metamateriály se zvláštními vlastnostmi elektromagnetickými, které se chovaly zvláštně vzhledem k šíření světla, např. opticky maskovaly některé objekty. Jiným typem byly akustické metamateriály, které podobně atypicky zpracovávaly zvuk.

Negativní stlačitelnost

Už v minulosti se ji v principu uskutečnit podařilo – bylo to pomocí hliníkového materiálu v podobě tyček, které obsahovaly mnoho drobných dutinek. Podmínkou ovšem bylo, že působící síla měla formu akustických vibrací o přesné frekvenci. Nešlo tedy o působení stálé síly. Teď se ale antipružný materiál, který reaguje na mechanickou sílu, vytvořit podařilo - alespoň v rámci teorie.

Vtipem celého jevu je mikrostruktura materiálu založená lokálně na čtyřech různých a přesně vyladěných shlucích molekul. Mezi nimi působí různě velké a přesně kalibrované síly. Při natažení tohoto materiálu se poruší vazby dvou vnitřních shluků, mezi nimiž působí slabé síly. Proto ke slovu přijde vzájemné působení vnějších mikroshluků, které se vyznačuje už větší vzájemnou vazebnou silou a které se navenek projeví jako smrštění materiálu. Pokud naopak tento materiál stlačíme, slabá vazba dvou vnitřních mikroshluků opět zvítězí a materiál se roztáhne.

Snadno si můžeme představit aplikace, kdy pás z takového materiálu bude schopen ochránit objekt před mechanickou destrukcí. Velké využití se rýsuje i v oblasti vojenské techniky.

Zdroje: Popular Science, New Scientist