Новый класс метаматериалов, способных изменять свои физические свойства

18.12.2018

Современные метаматериалы весьма походят на технологии, известные нам по научной фантастике. За счет уникальных свойств таких материалов можно создавать невероятные вещи, плащи-невидимки, скрывающие объекты в различных длинах волн электромагнитного спектра, а на практике такие технологии уже используются в антеннах мобильных телефонов, к примеру. Отметим, что все метаматериалы, о которых мы не раз рассказывали на страницах нашего сайта, имеют набор пусть и уникальных, но фиксированных свойств, что значительно ограничивает область их применения.

Исследователи из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (awrence Livermore National Laboratory, LLNL) и Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали новый класс метаматериалов - механические метаматериалы, которые могут становиться твердыми или гибкими в ответ на воздействие внешнего магнитного поля.

Для создания нового чудо-метаматериала исследователи использовали так называемую технологию 4D-печати. Название эта технология получила от того факта, что объекты, изготовленные при помощи трехмерной печати, могут изменять свою форму с течением времени, которое выступает в роли четвертого измерения. Как правило, изменения формы объекта происходят под влиянием какого-либо внешнего фактора - высокой температуры, гидратации, воздействия магнитного или электрического поля.

Основой новой технологии стали материалы, способные реагировать на внешние поля (FRMM, field-responsive metamaterial). Однако, в отличие от материалов, используемых в других технологиях 4D-печати, FRMM-материалы не изменяют свою форму, изменения затрагивают некоторые из их физических свойств, твердость, в данном случае. Создание FRMM-материалов оказалось достаточно простым делом - вместо монолитной структуры печатаемого объекта формируется трубчатая полая структура. И эти полости на следующем этапе заполняются специальной магнитной жидкостью.

Магнитная жидкость состоит из крошечных частиц магнитного материала, равномерно размешанных в объеме немагнитного растворителя. Когда такая жидкость попадает под воздействие внешнего магнитного поля, частицы в ее объеме упорядочиваются, выравниваясь вдоль линий магнитного поля, и материал превращается практически в твердый монолит. При отсутствии магнитного поля магнитная жидкость ведет себя как обычная вязкая жидкость, способная свободно течь в любом направлении.

<< Назад: Созданы капли первичной материи Вселенной 19.12.2018

>> Вперед: Массажное кресло Xiaomi Mobility Intelligent AI 18.12.2018

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Сибирские пожары разогревают Арктику 27.07.2020 Масштабные пожары в Сибири привели к резкому снижению уровня льда в арктических морях. Свои наблюдения озвучили ученые из Национального центра данных по снегу и льду (NSIDC). По состоянию на 20 июля площадь пожаров в Сибири составляет 1,62 миллиона гектаров. Повышенная температура в регионе ускоряет таяние ледяных покровов. Отмечается, что исследователи измерили уровень льдов в Баренцевом море и море Лаптевых, что к северу от Сибири. По их наблюдениям, количество льда находится на рекордно низком для июля уровне, что является еще одним признаком беспрецедентного изменения климата Арктики, поскольку она сейчас разогревается быстрее остальных частей планеты. Помимо температурного воздействия от огня, стоит отметить также большое количество частиц пепла, которые, оседая на поверхности снега и льда, снижают его свето- и теплоотражающие свойства. Таким образом на поверхности удерживается больше тепла, что лишь ускоряет таяние вечной мерзлоты. Ранее в NSIDC обращали внимание на угрожающие темпы потепления в Арктике. Тогда отмечалось, что температура там повышается в два раза быстрее, чем по остальной части планеты. Это, в частности, можно объяснить тем, что из-за потепления многие участки ранее покрытые льдом и снегом, способным отражать до 80% солнечного света, теперь растаяли стали темными, а значит и стали поглощать больше тепла.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025