Badania prowadzone przez inżynierów z EPFL oraz instytutu AMOLF koncentrują się na metamateriałach mechanicznych. To specjalnie projektowane struktury, których właściwości wynikają nie tyle z samego materiału, a jego wewnętrznej geometrii. W praktyce oznacza to, iż odpowiednio zaprojektowany układ może zachowywać się w nietypowy sposób: zginać się, zmieniać sztywność albo przełączać pomiędzy różnymi stanami stabilności.
Czytaj też: Ceny miedzi wreszcie spadną? Opracowali unikalny materiał na ich zastąpienie
Pierwsze skrzypce w przypadku tej nowej technologii odgrywają struktury bistabilne. Działają podobnie do popularnych kiedyś opasek, które po lekkim uderzeniu gwałtownie zwijały się wokół nadgarstka. Tego typu elementy posiadają dwa stabilne stany i mogą przełączać się między nimi pod wpływem siły. Naukowcy odkryli jednak, że zamiast bezpośrednio naciskać materiał, można sterować nim za pomocą samego ruchu obrotowego.
Podczas eksperymentów badacze umieścili elastyczne belki na obracającej się platformie. Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej pojawiały się siły odśrodkowe, które powodowały gwałtowne przeskakiwanie elementów pomiędzy dwoma stanami. Co najważniejsze, każdy fragment materiału można było kontrolować niezależnie. W efekcie struktura zaczęła działać jak mechaniczna pamięć komputerowa, zapisując informacje bez użycia elektroniki.
Autorzy badań mówią wręcz o mechanicznych bitach danych. Zamiast impulsów elektrycznych wykorzystywane są fizyczne zmiany kształtu. Takie rozwiązanie mogłoby okazać się szczególnie przydatne w środowiskach, w których klasyczna elektronika zawodzi, na przykład pod wodą, w przestrzeni kosmicznej albo w ekstremalnych temperaturach.
Twórcy podkreślają, iż ich technologia może znaleźć zastosowanie również w miękkiej robotyce. Dzisiejsze roboty zazwyczaj wymagają skomplikowanych układów sterowania, czujników i silników. Nowe metamateriały mogłyby realizować część tych funkcji samodzielnie dzięki odpowiednio zaprogramowanej strukturze mechanicznej. Robot reagowałby na zmiany ciśnienia, ruchu lub przepływu cieczy bez konieczności używania procesora.
Czytaj też: Użyli plazmy, by wznieść fizykę na nieosiągalny do tej pory poziom
Szczególnie interesujące wydają się zastosowania medyczne. Badacze sugerują, że podobne materiały mogłyby zostać wykorzystane w mikroprzepływowych urządzeniach diagnostycznych, gdzie maleńkie zawory otwierałyby się i zamykały wyłącznie pod wpływem siły odśrodkowej. W przyszłości możliwe byłoby nawet tworzenie implantów reagujących automatycznie na warunki panujące w organizmie pacjenta.
Źródło: Science Advances
