Ha valaki emlékszik a 2005-ös Batman: Kezdődik című filmre, akkor talán a címszereplő köpenyét is fel tudja idézni, amely rugalmas ruhadarabból vált szilárd szárnyakká. A Caltech (Kaliforniai Műszaki Egyetem) és a NASA Jet Propulsion Laboratory mérnökei pedig épp egy ilyen anyag kifejlesztésén dolgoznak, melynek a felhasználási lehetősége közel végtelen lenne – olvasható az egyetem közleményében. Chiara Daraio, a kutatás vezetője úgy nyilatkozott, hogy olyan anyagot szerettek volna, amely „parancsra” változtatja meg a szilárdságát – tehát puha és akár összehajtogatható formából vált szilárddá és terhelhetővé. Ilyen anyagok egyébként már most is körbevesznek minket, elég csak a vákuum-csomagolt kávéra gondolni, ami bontatlanul szilárd, akár egy tégla, de ha kinyitjuk, ismét puhává válik, sőt a kávé akár ki is ömlik a csomagolásból, aminek oka, hogy a darált kávészemcsék (ahogy mondjuk a homokszemcsék) komplex alakkal rendelkezik, és ezek nincsenek egymással összekötve.

Magyarán ha szeretnénk egy ilyen anyagot, az első lépés annak megoldása, hogy az apróbb építőelemeket összekössük, vagyis az anyag nyomás nélkül is egyben maradjon. Az inspirációt pedig a páncéling jelentette: ez utóbbi esetén ugyanis mind nyomás alatt, mind nyomás nélkül is összeköttetésben maradnak az alkotóelemek – a kulcsot ebben a kutatásban pedig tehát épp ez jelenti. A mérnökök többféle anyagot és többféle konfigurációt is megvizsgáltak – összekötöttek gyűrűket (a páncélinghez hasonló módon), de kockákat, sőt nyolcszögeket. Az anyagot 3D nyomtató segítségével építették fel polimerekből, sőt időnként fémekből. A különböző konfigurációk működését aztán számítógépes modell segítségével is szimulálták. A végül kiválasztott páncélingszerű szerű felhasználási formában a terhelésnek történő ellentartás tehát az anyagot felépítő alapelemek szintjén valósul meg, ami a kutatók elmondása alapján forradalmi megoldás, hiszen az így nyert anyag komplex és alakítható viselkedése szokatlan strukturális dizájnok előtt nyitja meg az utat.

A mérnökök a szilárdságot egy vákuumkamrában változtatták meg, és a páncéling az egyik kísérlet során 1,5 kilónyi terhet volt képes megtartani, ami a saját súlyának több mint az ötvenszerese. A mechanikai jellemzők tekintetében a legnagyobb változatosságot (tehát ezek szilárdsága skálázható a leginkább) azok a konfigurációk jelentették, melyekben az alapelemek közt a legmagasabb volt az összeköttetések átlagos száma – például a középkori páncélinget idéző gyűrűs variációk esetén.

Az anyag felhasználása elképzelhető például olyan, ténylegesen is viselhető „okosruhaként”, amely alapvetően könnyű és kényelmesen, de amint egymás mellé szorulnak az alapelemek, védőpáncéllá válnak az ember testén. Így felhasználható lenne törött, sérül végtagok rögzítésére, de akár az exoszkeltonoknál amolyan „okoszövetként” is. Mindezek azonban a potenciális felhasználási lehetőségek esetén még csak a felszín kapargatását jelentik, hiszen ha az anyagban kábelek is futnának (kábé, mint a madzag a kapucniban), akkor akár gyorsan telepíthető hidak is építhetőek lennének ennek az alapelvnek a segítségével.

(Forrás, kép: Caltech)

További cikkek a témában:

Gluténból készülhet a jövő fenntartható pelenkája Évente több milliárd eldobható pelenkát gyártanak kőolajszármazékból készített nedvszívó anyaggal, amit viszont ideje lenne egy fenntarthatóbb verzióval helyettesíteni.

Nyújtható, öngyógyító, önmegvilágító anyag tönkretehetetlen eszközök új generációjához Milyen kényelmes lenne, ha mobil eszközeink kijelzői, biztonsági kameráink, vagy a robotok kevésbé lennének sérülékenyek, szervizigényesek. Egy új anyag épp ezt ígéri, a lehetséges felhasználási területek között szerepel a sérülésekkel szemben ellenálló rugalmas képernyő és fénylő elektronikus külső bevonat (bőr) autonóm lágyrobotok számára.

Itt a Proteus, az ultrakönnyű, elvághatatlan anyag A flex és a nagy nyomású víz sem vágja, sőt, minél tovább dolgozik a vágószerszám, az anyag annál ellenállóbb és keményebb lesz. A trükkjét természetesen a természettől lesték el, egy gyümölcs és egy kagyló segített.