Исследователи при помощи нового набора инструментов создали материал, свойства которого меняются в зависимости от того, сжимают его быстро или медленно. Работа с описанием опубликована журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

В последние годы популярность метаматериалов постоянно растёт. Это композиционные материалы, свойства которого обусловлены не столько свойствами составляющих химических элементов, сколько их искусственно созданной периодической структурой. Их создают в лабораториях, и часто им можно придать особые, иногда даже контринтуитивные свойства.

И вот теперь команда учёных разработала набор инструментов, позволяющих создавать метаматериалы, демонстрирующие одновременно несколько таких свойств. Такой материал может оказаться крайне полезным для различных видов использования – изготовления автомобильных амортизаторов, поглотителей вибраций в зданиях во время землетрясений, клапанов, управляющих течением жидкости.

Часто для успешного получения метаматериала достаточно правильно просчитать его геометрию, после чего его можно получить, например, с помощью 3D принтера. В последнее время физики наловчились разрабатывать метаматериалы со всё более интересными свойствами. Это могут быть очень лёгкие и прочные материалы, или же у них могут быть необычные механические свойства – при сжатии по одной оси они могут самостоятельно сжиматься и по другой (когда обычные материалы, наоборот, расширяются), или принимать заранее запрограммированную форму.

Однако разработка метаматериалов, имеющих одновременно несколько необычных свойств, остаётся сложной задачей. К примеру, материал, который подошёл бы для строительства зданий, способных перенести землетрясения, должен одним образом реагировать на небольшие повседневные вибрации, и совершенно другим – на сильные толчки. Поэтому авторы данной работы и занялись разработкой многофункциональных метаматериалов.

В частности, им удалось получить метаматериал, который при сжатии по одной оси может как сжиматься, так и расширяться по другой – в зависимости от скорости сжатия. На приведённом выше фото видно, что ключ к свойствам материала лежит в последовательности отверстий. Коллективная деформация отверстий зависит от скорости сжатия.