Разработан материал, который твердеет и распадается от вибрации

Исследователи Университета Колорадо в Боулдере создали новый тип материала на основе частиц скобообразной формы, который может быстро переходить между твердым и рыхлым состояниями. Открытие основано на изучении явления запутанности, когда частицы переплетаются между собой, образуя прочную структуру.

Ученые под руководством профессора Франсуа Бартелата экспериментировали с различными геометрическими формами частиц, используя метод Монте-Карло для моделирования их взаимодействия. В результате они установили, что частицы, похожие на офисные скрепки, обеспечивают максимальную степень запутывания и одновременно демонстрируют высокую прочность и ударную вязкость.

Существующие материалы обычно либо прочные и хрупкие, либо гибкие и слабые. Разработанный материал сочетает оба свойства одновременно. Применяя вибрации разной интенсивности, исследователи смогли контролировать состояние материала: слабые вибрации укрепляют его, а сильные вибрации разрушают связи между частицами.

Профессор Бартелат описал материал как нечто среднее между жидкостью и твердым телом, что создает новые инженерные возможности. Аспирант Юхан Сон пояснил, что гладкие частицы, такие как песок, не могут сцепляться друг с другом, однако изменение формы частиц существенно влияет на их механические свойства.

Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Applied Physics. Команда планирует продолжить работу с улучшенными конструкциями частиц, добавляя дополнительные выступы, подобно заусенцам на растениях, которые цепляются за ткань и одежду.

Потенциальные применения технологии включают строительство зданий и мостов из перерабатываемых материалов, которые можно разбирать без сноса. Исследователи также рассматривают возможность использования материала в роевой робототехнике, где маленькие роботы могут объединяться для выполнения задач, а затем распутываться по завершении работы.