Юный техник, 2015 № 01

УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ! Ни увидеть, ни нащупать…

В последние годы исследователи создали ряд метаматериалов, позволяющих сделать объекты невидимыми. А теперь специалисты из технологического института Карлсруэ создали материал, который делает объекты неосязаемыми. «Плащ-невидимка» нового типа сделан из полимерного метаматериала, свойства которого определяет его особая структура.

«Нам удалось построить вокруг объекта структуру, сопротивление которой меняется в зависимости от координат, — пояснил один из создателей такого покрытия Тимо Бюкманн. — Новый материал построен из тонких игловидных конусов, чьи верхушки соприкасаются. Размер точек контакта рассчитан с точностью до микрометра для получения необходимых механических свойств. В результате в такой структуре можно спрятать предмет, который невозможно обнаружить при самом тщательном прощупывании».

Правда, при более внимательном рассмотрении выяснилось, что никакого особого «чуда» тут нет. В одном из экспериментов в полости метаматериала был спрятан твердый цилиндр. Обычно, даже если покрыть цилиндр губчатым материалом, его все равно можно прощупать, чувствуя реакцию материала на нажатие. Иное дело, если прикрыть его жестким колпаком, который невозможно продавить пальцем.

Нечто подобное, но сложнее, и было сделано в данном случае. «Антиосязательное» покрытие изготовлено из вещества, чьи свойства зависят прежде всего от его строения, а не от химического состава. Оно изготавливается методом оптической литографии прямой лазерной записью. В результате получилась ткань, сквозь которую ни палец, ни измерительный прибор ничего не почувствуют — даже если положить под нее ежа, поскольку материал не передает усилие, которое можно ощутить.

«Антиосязательный» материал существует сейчас только в лаборатории, но уже через несколько лет немецкие исследователи собираются найти для него место в реальной жизни. Речь идет, например, о тонких и легких спальных мешках или покрытиях, скрывающих кабели и трубы.

СТРУКТУРА СУПЕРЖЕСТКОСТИ

Новый материал, созданный специалистами Массачусетского технологического института (MIT) при помощи 3D-печати, может выдерживать вес, в сотни тысяч раз превышающий его собственный. Новый тип материалов получил название микроархитектурных метаматериалов. Он состоит из множества микрорешеток наноразмера, что делает материал не только очень прочным, но и очень легким. Микрорешетки образуются за счет высокоточного трехмерного печатного процесса — микростереолитографии.

«Микростереолитография была разработана в 1993 году для изготовления сложных 3D-микроструктур с высоким характеристическим соотношением. Мы обнаружили, что для материала с такой низкой массой и рассеянной структурой, как у аэрогеля, он обладает такой механической жесткостью, которая может сравниться разве что с твердой резиной. Он в 400 раз прочнее любого материала аналогичной плотности. Полученные образцы могут без труда выдерживать вес, в 160 тысяч раз превышающий их собственный», — рассказал Николас Фанг, адъюнкт-профессор кафедры производственного дизайна в MIT.

В ходе исследования специалисты из MIT и Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса проверили этот технологический процесс, используя разные производственные материалы — металл, керамику и пластик. В результате этих проверок ученые обнаружили, что во всех трех случаях полученный материал имел одинаковые свойства прочности и легкости.

«Этот новый материал является одним из самых легких в мире. Однако его микроархитектурная структура делает его в 10 000 раз жестче, чем такие материалы, как аэрогель», — уточнил Кристофер Спадаччини из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса.

Пока авторы разработки еще не придумали, где можно использовать их новый материал. Но не сомневаются, что применение ему найдется.