«Έξυπνο» υλικό που αλλάζει «συμπεριφορά» ανάλογα με τις πιέσεις που του ασκούνται

Iowa State University/ Christopher Gannon

Ένα νέο, «έξυπνο» υλικό, το οποίο μπορεί να γίνεται άκαμπτο σαν μυς ο οποίος ασκείται, ανέπτυξαν μηχανικοί του Iowa State University.

Όταν σε έναν μυ ασκείται πίεση, αυτός γίνεται πιο δυνατός. Στην περίπτωση αυτού του υλικού, όταν του ασκείται μηχανική πίεση- πχ στρεβλώνεται ή λυγίζει- τότε αυτό γίνεται αυτόματα πιο άκαμπτο κατά 300%, σύμφωνα με τους δημιουργούς του. Σε εργαστηριακές δοκιμές, οι μηχανικές πιέσεις μετέτρεψαν μια εύκαμπτη κατά τα άλλα λωρίδα του υλικού σε ένα σκληρό κομμάτι το οποίο μπορεί να υποστηρίξει 50 φορές το βάρος του.

Το νέο, σύνθετο υλικό δεν χρειάζεται εξωτερικές πηγές ενέργειας όπως η θερμότητα, το φως ή ο ηλεκτρισμός, για να αλλάζει τις ιδιότητές του, και θα μπορούσε να χρησιμοποηθεί σε μια σειρά εφαρμογών, από τη βιομηχανία μέχρι την ιατρική.

Το υλικό αυτό περιγράφεται σε paper που δημοσιεύτηκε πρόσφατα online στο Materials Horizons. Επικεφαλής συγγραφείς είναι οι Μάρτιν Θούο και Μάικλ Μπάρτλετ, ενώ πρώτοι συγγραφείς είναι οι Μπόις Τσανγκ και Ράβι Τούτικα.


IOWA STATE UNIVERSITY/ CHRISTOPHER GANNON

Στην ουσία, αυτό που έκαναν οι ερευνητές ήταν να βρουν μια απλή, χαμηλού κόστους μέθοδο παραγωγής σωματιδίων μετάλλου που παραμένει σε υγρή μορφή ακόμα και κάτω από τη θερμοκρασία τήξης του. Τα μικροσκοπικά σωματίδια (διαμέτρου μόλις από ενός μέχρι είκοσι εκατομμυριοστών του μέτρωου) δημιουργούνται εκθέτοντας σταγονίδια λιωμένου μετάλλου σε οξυγόνο, δημιουργώντας ένα στρώμα οξείδωσης το οποίο τα καλύπτει και εμποδίζει το υγρό μέταλλο να στερεοποιηθεί. Επίσης, οι ερευνητές βρήκαν τρόπους να αναμείξουν τα σωματίδια του υγρού μετάλλου με ένα ελαστομερές υλικό χωρίς να υπάρξει διάσπασή τους.

Όταν αυτό το υβριδικό υλικό υποβάλλεται σε μηχανικές πιέσεις, τα σωματίδια υγρού μετάλλου ανοίγουν (σκάνε) και αυτό ρέει έξω και στερεοποιείται.



Οι Θούο και Μπάρτλετ λένε πως το σημείο ανοίγματος μπορεί να ρυθμιστεί έτσι ώστε το υγρό μέταλλο να ρέει μετά από επιθυμητά επίπεδα πιέσεων. Οι ρυθμίσεις αυτές μπορούν να περιλαμβάνουν αλλαγή του ίδιου μετάλλου, των μεγεθών των σωματιδίων κ.α. Επί της προκειμένης , χρησιμοποιήθηκε ένα κράμα βισμουθίου, ινδίου και κασσιτέρου, αλλά, όπως σημειώνει ο Θούο, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν και άλλα είδη.