Инженеры создали кольчужный материал, который становится в 25 раз жестче при сжатии

Ученые разработали новый тип кольчужной ткани, элементы которой при необходимости можно «заклинить», повысив ее жесткость в 25 раз.

Каждый знаком с растворимым кофе в продолговатых вакуумных стиках. В упакованном состоянии они достаточно твердые, но теряют это качество сразу после вскрытия. Это связано с застреванием – физическим процессом, характерным для гранулированных материалов, пен, эмульсий и других материалов с множеством отдельных частиц. В обычном состоянии они обладают некой текучестью или сыпучестью, но под давлением взаимодействие между разрозненными элементами увеличивается, ограничивая подвижность. Подобный эффект наблюдается и в листах из связанных друг с другом колец, кубов или других полых объемных объектов.

Группа ученых из Наньянского технологического университета и Калифорнийского технологического института решила воспользоваться этим свойством для создания нового типа кольчужной ткани, которая может переходить из гибкого в жесткое состояние по требованию. С помощью 3D-печати они изготовили из нейлоновых пластиковых полимеров сеть сцепленных друг с другом октаэдров.

В свободном состоянии материал представляет собой гибкую ткань. Однако если его запечатать в вакуумной пластиковой упаковке, то отдельные элементы сжимаются и заклиниваются, в результате чего жесткость структуры увеличивается в 25 раз. Тесты показали, что при формировании из уплотненного материала плоской конструкции в форме стола, он может выдерживать нагрузку в 50 раз больше собственного веса.

В другом эксперименте команда сбрасывала на него стальной шар массой 30 г со скоростью 3 м/с. В свободном состоянии от удара ткань деформировалась на 26 мм, а в жестком – всего на 3 мм.

Команда также изготовила алюминиевый вариант кольчуги, чтобы продемонстрировать, что она обладает такой же гибкостью и мягкостью, как и пластиковая, но при этом ее можно инкапсулировать в более плотной конструкции. Инженеры планируют сделать это с помощью кевлара, создав новую основу для бронежилета.

По словам разработчиков, предложенную ими концепцию ткани также можно использовать в экзоскелетах, различных устройствах с изменяемой жесткостью для поддержания тела, и даже временных мостов, которые можно быстро развернуть и укрепить.

В настоящее время ученые изучают альтернативные способы сжатия структуры, включая магнетизм, температуру и электричество.

Напомним, что недавно инженеры также разработали технологию производства синтетической паутины, которая прочнее стали и кевлара.