Вдохновлялись природой. Ученые изобрели прорывной метаматериал с потрясающей гибкостью
Исследователи сделали значительный шаг к созданию сверхгибкого метаматериала с множеством вариантов применения — от космических баз до адаптивных телескопов.
В живых существах структуры построены из простых повторяющихся шаблонов. Они часто имеют форму неорганизованной решетки. Большие структуры, такие как кости или кораллы, появляются в результате повторяющихся раундов роста фундаментального шаблона, который бессистемно строит сам из себя. Черпая вдохновение у природы, инженеры стремились повторить эту гибкость с помощью материалов, разработанных человеком.
В частности, перспективной представляется разработка метаматериалов, структур, которые могут менять свою форму или свойства. Активно разрабатывается вид метаматериала известный как тотиморфная решетка. Основным компонентом этой решетки является треугольная структура, у которой с одной стороны — неподвижная балка с шаровым шарниром в центре. Когда много таких фигур соединяются вместе, полученная структура может преобразовываться в различные формы и структуры с минимальными входными данными. Это придает тотиморфной решетке невероятную гибкость.
В недавней статье ученые сделали значительный шаг к переносу тотиморфных решеток от гипотетической идеи к чему-то, что можно применить на практике. Исследователи разработали компьютерное моделирование тотиморфных решеток и выяснили, как оптимизировать преобразование одной формы в другую.
Они продемонстрировали свою новую технику на двух примерах. В первом они спроектировали простую структуру среды обитания, которая могла менять свою форму и жесткость. Будущие исследователи космоса могут использовать тот же материал для создания различных модулей среды обитания в космосе. Эти модули будут сохранять свою форму, пока их не перепрограммируют, чтобы изменить форму и удовлетворить другие потребности. Во втором примере исследователи разработали гибкий космический телескоп. С тотиморфными решетками телескоп мог менять свое фокусное расстояние, адаптируя кривизну своей линзы. Это позволит запустить единый многоцелевой телескоп, который мог бы адаптироваться, чтобы обеспечить оптимальные стратегии наблюдения для различных целей.
