Учёные из Массачусетского технологического института создали метаматериал, который сочетает в себе высокую прочность и значительную растяжимость — качества, которые ранее считались несовместимыми. Основным компонентом нового материала является твёрдый акрил, похожий на плексиглас, который благодаря специальной структуре обретает свойства, близкие к мягкой резине, сохраняя при этом свою невероятную прочность. Результаты работы были опубликованы в журнале Nature Materials.
Ключом к данному достижению стала так называемая двойная сетка, где жёсткие микростержни переплетаются с мягкими спиралями, создавая сложную архитектуру, напечатанную с нанометровой точностью с использованием метода двухфотонной литографии. Эта уникальная комбинация позволяет материалу растягиваться более чем в четыре раза относительно его исходной длины, в то время как обычный акрил без модификаций практически не поддаётся растяжению и легко ломается при деформации.
Вдохновлённые структурой гидрогелей, которые сочетают мягкость и прочность благодаря перекрёстно связанным полимерам, учёные впервые применили подобный подход для разработки метаматериалов. Полученная структура обладает способностью не только выдерживать значительные механические нагрузки, но и эффективно поглощать энергию благодаря запутыванию и трению между мягкими волокнами. Особенно интересный эффект был достигнут при внедрении в структуру искусственных «дефектов», таких как отверстия, которые усиливают гибкость и прочность материала.
«Мы расширяем границы возможностей метаматериалов», — отметил профессор Карлос Портела, ведущий автор исследования. — «Теперь есть возможность создавать не только прочные, но и гибкие металлы, керамику и даже стекло, что открывает новые горизонты для различных применений».