Revolučný metamateriál dokáže absorbovať a uvoľniť obrovské množstvo energie

Tím výskumníkov z University of Massachusetts Amherst nedávno oznámil, že zostrojil novú pevnú látku podobnú gume, ktorá má prekvapivé vlastnosti. Dokáže absorbovať a uvoľniť veľké množstvo energie, navyše je programovateľná. Možno si to predstaviť ako gumičku – keď ju natiahnete a pustíte, zmrští sa a preletí cez celú miestnosť. No keď natiahnete túto „supergumičku“ za určitý bod, aktivujete extra energiu uloženú v materiáli. A keď ju potom pustíte, preletí pol druha kilometra. 

Nový metamateriál (látka skonštruovaná tak, aby mala vlastnosť, ktorá sa nenachádza v prirodzene sa vyskytujúcich materiáloch) je veľkým prísľubom pre veľmi širokú škálu aplikácií – od umožnenia robotom získať väčší výkon bez použitia dodatočnej energie až po nové prilby a ochranné materiály, ktoré dokážu rozptýliť energiu oveľa rýchlejšie.

Tento „elastomagnetický“ materiál využíva fyzikálnu vlastnosť známu ako fázový posun na výrazné zosilnenie množstva energie, ktorú môže materiál uvoľniť alebo absorbovať. Fázový posun nastáva, keď materiál prechádza z jedného stavu do druhého, napr. voda sa mení na paru. Kedykoľvek materiál posunie svoju fázu, energia sa uvoľní alebo absorbuje. A fázové posuny sa neobmedzujú len na zmeny medzi kvapalným, pevným a plynným skupenstvom – môže dôjsť k posunu z jednej tuhej fázy do druhej.

Fázový posun, ktorý uvoľňuje energiu, možno využiť ako zdroj energie, ale ťažšou časťou je získať dostatok energie. Na zosilnenie uvoľňovania alebo absorpcie energie treba vytvoriť novú štruktúru na molekulárnej alebo dokonca atómovej úrovni. Tím sa inšpiroval niektorými bleskovo rýchlymi reakciami v prírode, napr. zavretím mäsožravej rastliny mucholapka podivná, a posunuli to na vyššiu úroveň.

„Vložením malých magnetov do elastického materiálu môžeme kontrolovať fázové prechody tohto metamateriálu. A keďže fázový posun je predvídateľný a opakovateľný, môžeme metamateriál skonštruovať tak, aby robil presne to, čo chceme: buď absorboval energiu z veľkého nárazu, alebo uvoľnil veľké množstvo energie na explozívny pohyb,“ vysvetlil Xudong Liang, hlavný autor článku publikovaného nedávno v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences.

Zdroj: phys.org.