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:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Разбрасыватель минудобрений Rauch Axis 55 15.07.2026

Немецкая компания Rauch, известная своими высокоточными сельскохозяйственными машинами, представила на выставке DLG Feldtage новый флагманский разбрасыватель минеральных удобрений Axis 55. Эта модель пришла на смену предыдущей версии Axis 50.2 и стала самой крупной в актуальной линейке производителя после выхода более компактной Axis 25 в прошлом году. Новая машина сочетает в себе повышенную производительность, расширенный диапазон рабочих ширин и усовершенствованные системы контроля внесения. Одной из главных технических особенностей Axis 55 стала значительно увеличенная максимальная производительность внесения - до 675 кг удобрений в минуту. Это на 30 % больше по сравнению с предшественником. Благодаря такому показателю разбрасыватель способен обеспечивать норму внесения до 900 кг/га при рабочей ширине 36 метров и скорости движения машины 25 км/ч. При этом устройство сохраняет возможность работы с очень низкими нормами внесения, например, при распределении гранул против улиток, бе ...>>

Антоцианы черники: природная защита для зрения в темноте 14.07.2026

Специалисты все активнее изучают влияние растительных веществ на здоровье глаз. Особое внимание привлекают антоцианы - природные пигменты, которые придают яркую окраску многим ягодам и овощам. Новые данные показывают, что эти соединения способны не только защищать клетки глаз от окислительного стресса, но и ускорять восстановление родопсина - ключевого пигмента, отвечающего за способность видеть в условиях низкой освещенности. Антоцианы содержатся в большом количестве в чернике, голубике, ежевике, черной смородине, а также в краснокочанной капусте и некоторых других красных, синих и фиолетовых продуктах. Эти вещества обладают мощными антиоксидантными и противовоспалительными свойствами. Они помогают нейтрализовать активные формы кислорода, которые повреждают клетки сетчатки и способствуют развитию хронического воспаления. По данным исследователей, антоцианы оказывают комплексное положительное влияние на зрительную систему. Они улучшают микроциркуляцию крови в сетчатке, поддержива ...>>

Случайная новость из Архива Робот в муравейнике 11.04.2013 Труд французских ученых показывает, что для выполнения разнообразных задач и организации таких сложных систем, как муравейник, достаточно простейшего программного и аппаратного обеспечения. Ученые из французского научного центра CNRS создали компьютерный алгоритм, который позволяет роботам имитировать поведение колонии муравьев. Работа французских ученых показывает, что для выполнения разнообразных задач и организации таких сложных систем, как муравейник, достаточно простейшего программного и аппаратного обеспечения. Взаимодействие между отдельными индивидами и отдельными объектами играет важнейшую роль в формировании самоорганизующегося коллективного поведения. Последние исследования показали, что муравьи движутся по запутанным тропинкам и коридорам внутри и снаружи муравейника, ориентируясь по четырем различным разным тип информации. Некоторые виды муравьев способны видеть и ориентируются по Солнцу или ориентирам на своем пути. Другие муравьи и вовсе используют своеобразную инерциальную навигационную систему: суммируют векторы движения, измеряя количество шагов и поворотов тела. Также муравьи могут использовать социальную информацию, например, по наличию груженых едой фуражиров определять направление к пище или находить тропинку по определенным следам (кусочки листьев, семян и т.п.). Последний тип информации, четвертый, наиболее интересен и заключается в самой структуре муравьиных троп. У некоторых видов муравьев транспортные сети имеют строго определенный рисунок: средний угол между тропинками, выходящими из центра муравейника, симметричен и лежит в диапазоне 50-100 градусов в зависимости от вида муравьев. Таким образом, когда муравей движется к выходу из муравейника, он сталкивается с симметричной бифуркацией (разделением) тропинок и коридоров. На обратном пути муравей видит обратную же картину: асимметричную бифуркацию. Чтобы найти кратчайший маршрут, муравей просто выбирает нужный угол поворота и всегда следует в нужном направлении. Этот нехитрый природный механизм имеет огромный практический потенциал для робототехники и транспортных сетей. Для того чтобы продемонстрировать насколько эффективен элементарный природный алгоритм муравьиной навигации, ученые изготовили макет ходов муравейника из картона. В ходы шириной 9 см запустили простейших роботов, которые работали в соответствии с муравьиной логикой. Роботы с габаритами 22х21х20 мм были оснащены 4 инфракрасными датчиками для обнаружения препятствий. Также имелся фотодиод для измерения градиентов света (выполняющего роль феромона) и Ni-MH аккумулятор с запасом энергии на работу в течение 3,5 часов. "Мозгом" робота был простой микроконтроллер PIC16LF877 с 8 Кбайт EPROM памяти, и 368 байтами оперативной памяти. В результате роботы уверенно ориентировались в лабиринте, используя все типы поведения насекомых, включая поисковое (блуждание в поисках правильного маршрута) и уклонение (объезд препятствия по другому маршруту). Исследование французских ученых не только дает новые знания о поведении колоний насекомых, но и позволяет использовать эффективные природные алгоритмы в существующих техногенных транспортных сетях.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026