Разработан гранулированный материал с управляемой жесткостью

Инженеры Колорадского университета в Боулдере создали экспериментальный материал из частиц особой формы, который может вести себя как твердое тело или распадаться на отдельные элементы в зависимости от силы вибрации. Результаты исследования опубликованы в Journal of Applied Physics.

Основу материала составляют гранулы, по форме напоминающие металлические скобы с двумя выступающими «ножками». При слабых вибрациях такие частицы переплетаются и образуют прочную структуру, устойчивую к растяжению и ударным нагрузкам. При усилении вибрации связи между элементами ослабевают, и конструкция разрушается, переходя в сыпучее состояние.

Ученые изучали явление механической «запутанности» — сцепления частиц за счет их геометрии без использования клея или химических связей. Для подбора оптимальной формы применялось моделирование методом Монте-Карло, после чего образцы проверяли в лабораторных испытаниях на захват и прочность.

Эксперименты показали, что именно скобообразная геометрия обеспечивает наибольший уровень взаимного зацепления. Материал продемонстрировал сочетание высокой прочности на разрыв и ударной вязкости, а также возможность многократной сборки и разборки без потери свойств.

По данным авторов работы, технология может применяться при создании разборных строительных конструкций и в робототехнических системах, где требуется временное объединение элементов. В настоящее время исследователи тестируют новые варианты частиц с дополнительными выступами для усиления сцепления.