3D-печать помогает ученым в разработке многофункциональных и реконфигурируемых метаматериалов (+ видео)

Разработанные метаматериалы обладают необычными свойствами, не встречающимися в природе. Они могут быть использованы для смены направления света и звука, для совершенствования усилительных свойств антенн и для гашения сейсмических волн от землетрясений. Ученые даже предположили, что метаматериалы могут когда-нибудь использоваться для создания плаща-невидимки. Однако возможность каждого из этих применений зависит от уникальной механической структуры метаматериала, и эти специфические структуры нередко имеют ограничения. Сталкиваясь с такими ограничениями, группа Гарвардских ученых стремилась создать основу для изготовления метаматериалов, которые могут автономно переключаться между несколькими геометриями и, соответственно, несколькими функциями.

Для решения этой задачи потребовалось несколько лет. Главное, что эта структура не зависит от масштаба, она может быть реализован на уровне нано размера или величиной в метр. Может использоваться в амортизирующих строительных материалах и для фотонных кристаллов. Структура позволяет создавать новые многофункциональные материалы.

Проект метаматериалов восходит к 2014 году, когда Чак Хоберман из Гарвардской Высшей школы дизайна показал ряд конструкций для набора складных структур, включая прототип прессованного кубика. «Мы поняли, что эти простые геометрические формы могут быть использованы в качестве строительных блоков для формирования нового класса перестраиваемых метаматериалов, но нам потребовалось немало времени, чтобы найти надежные стратегии для решения задач», - говорит доцент кафедры естественных наук из Гарварда Катя Бертольди.

Исследовательская группа вскоре поняла, что сборки многогранников с числом граней более шести могут быть использованы как шаблон для разработки прессованных, реконфигурируемых тонкостенных конструкций.

По данным исследовательской группы, эта новая структура для создания метаматериалов может быть полезна для биомедицины, строительных и аэрокосмических конструкций, для ученых, физиков, робототехников, дизайнеров и архитекторов. Эти строительные блоки и структуры невероятно разнообразны, и мы только начали исследовать возможности их использования, говорят ученые.