Подпишись

Ученые создают новый материал, который может поглощать и выделять огромное количество энергии

Материальные фазовые переходы открывают перспективы для управления движением и управления событиями высокоскоростной передачи энергии/

Ученые создают новый материал, который может поглощать и выделять огромное количество энергии

Группа исследователей из Массачусетского университета в Амхерсте (UMass Amherst) недавно объявила в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, что им удалось создать новое резиноподобное твердое вещество, обладающее удивительными свойствами. Оно может поглощать и высвобождать очень большое количество энергии. И оно поддается программированию. В совокупности этот новый материал открывает широкие перспективы для применения в самых разных областях: от создания роботов с большей мощностью без использования дополнительной энергии до новых шлемов и защитных материалов, способных рассеивать энергию гораздо быстрее.

Фазопреобразующий метаматериал с магнитными взаимодействиями

"Представьте себе резинку", - говорит Альфред Кросби, профессор полимерной науки и инженерии в UMass Amherst и ведущий автор статьи. "Вы оттягиваете ее, а когда отпускаете, она летит через всю комнату. Теперь представьте себе суперрезинку. Когда вы растягиваете ее до определенного предела, вы активируете дополнительную энергию, хранящуюся в материале. Когда вы отпускаете эту резинку, она пролетает километр".

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Эта гипотетическая резинка сделана из нового метаматериала - вещества, созданного таким образом, чтобы иметь свойства, не встречающиеся в материалах естественного происхождения, - который сочетает в себе эластичное, похожее на резину вещество с крошечными магнитами, встроенными в него. Этот новый "эластомагнитный" материал использует преимущества физического свойства, известного как сдвиг фаз, чтобы значительно усилить количество энергии, которую материал может высвободить или поглотить.

Ученые создают новый материал, который может поглощать и выделять огромное количество энергии

Фазовый сдвиг происходит, когда материал переходит из одного состояния в другое: вспомните, как вода превращается в пар или жидкий бетон застывает в тротуар. Каждый раз, когда материал меняет свою фазу, энергия либо высвобождается, либо поглощается. Причем фазовые сдвиги не ограничиваются изменениями между жидким, твердым и газообразным состояниями - сдвиг может происходить из одной твердой фазы в другую. Фазовый сдвиг, в результате которого высвобождается энергия, может быть использован в качестве источника энергии, но получение достаточного количества энергии всегда было сложной задачей.

"Чтобы усилить выделение или поглощение энергии, необходимо создать новую структуру на молекулярном или даже атомном уровне", - говорит Кросби. Однако это сложно сделать, а еще сложнее сделать это предсказуемым образом. Но используя метаматериалы, говорит Кросби, "мы преодолели эти трудности и не только создали новые материалы, но и разработали алгоритмы проектирования, которые позволяют программировать эти материалы на определенные реакции, делая их предсказуемыми".

Ученые создают новый материал, который может поглощать и выделять огромное количество энергии

Команда была вдохновлена некоторыми молниеносными реакциями, наблюдаемыми в природе: захлопывающимися крышками венерианских мухоловок и муравьиными челюстями. "Мы перешли на новый уровень", - говорит Ксудонг Лян, ведущий автор статьи, в настоящее время профессор Харбинского технологического института в Шэньчжэне (HITSZ) в Китае, который завершил это исследование, будучи постдоком в UMass Amherst. "Встраивая крошечные магниты в эластичный материал, мы можем контролировать фазовые переходы этого метаматериала. А поскольку фазовый сдвиг предсказуем и повторяем, мы можем сконструировать метаматериал так, чтобы он делал именно то, что мы хотим: либо поглощал энергию от сильного удара, либо высвобождал большое количество энергии для взрывного движения".

Это исследование, которое проводилось при поддержке Исследовательской лаборатории армии США и Исследовательского управления армии США, а также Харбинского технологического института в Шэньчжэне (HITSZ), может найти применение в любом сценарии, где необходимы либо удары большой силы, либо молниеносная реакция. опубликовано econet.ru по материалам phys.org

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

Подписывайтесь на наш аккаунт в INSTAGRAM!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet

Источник: https://econet.by/

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:
, чтобы видеть ЛУЧШИЕ материалы у себя в ленте!
Комментарии (Всего: 0)

    Добавить комментарий

    Чем больше человек имеет внутри себя, тем меньше он ждёт от окружающих. Ирвин Ялом
    Что-то интересное