Это невозможно: создан материал, который не растягивается при растяжении, а сжимается (видео)

Фото: New Atlas

Физики создали механические структуры, которые странным образом сжимаются, а если точнее, защелкиваются внутрь, вместо того, чтобы растягиваться наружу при растяжении. Исследование опубликовано в журнале PNAS, пишет New Atlas.

Хотя кажется невозможным, чтобы механические структуры вместо того, чтобы растягиваться при растяжении, сжимались, но физики из исследовательского института AMOLF в Нидерландах продемонстрировали, что это все-таки возможно.

Ученые назвали такой тип поведения механических структур контрзащелкиванием и это явление, еще никогда не наблюдалось во время экспериментов. Физики считают, что это может изменить то, как мы проектируем все, от медицинских роботизированных устройств до сейсмостойких зданий.

Явление контрзащелкивания ученые продемонстрировали с помощью проектирования и сборки определенных механических структур, которые используют геометрическую нелинейность. Основной принцип заключается в создании системы, которая демонстрирует самопересекающееся соотношение силы и смещения, где внезапное сокращение происходит при увеличении натяжения или внезапное увеличение силы растяжения происходит при увеличении растяжения.

Ученые объединили три разных типа нелинейных блоков, напечатанных на 3D-принтере и показали, что каждая деталь демонстрирует определенное поведение силы и расширения и таким образом удалось создать контрзащелкивающую систему.

Вместе эти контрзащелкающие элементы открывают много интересных механических свойств.

• Однонаправленное прерывистое движение: в отличие от обычного защелкивания, которое вызывает движение в противоположных направлениях при циклической нагрузке, встречное защелкивание обеспечивает движение в одном направлении, что позволяет осуществлять пошаговое движение, которое последовательно движется в одном направлении.
• Переключаемая жесткость: структура может переключаться между различными уровнями жесткости в определенной точке, где она имеет одинаковое удлинение и приложенную силу. Это означает, что можно изменить ее устойчивость к деформации, не изменяя ее текущий размер или нагрузку, которую она несет.
• Пассивное предотвращение резонанса: поскольку жесткость можно переключать, не меняя состояния равновесия, встречное защелкивание можно использовать для автоматического изменения собственной частоты колебаний системы. Это может помочь защитить систему от чрезмерных вибраций на определенных частотах.
• Последовательное переключение жесткости: когда несколько встречных защелкивающихся элементов соединены параллельно, их жесткость можно изменить один за другим.
• Мгновенное коллективное переключение: когда несколько встречных защелкивающихся элементов соединены последовательно, они могут переключать свое состояние одновременно.

Физики считают, что контрзащелкивание может быть полезным в защитном снаряжении и протезах, которые могут быть гибкими или жесткими, а также для уменьшения вибрации в зданиях и самолетах.

Карпова Рада
Журналист AOinform