Упрямый материал: при растяжении сжимается

Ученые из Северо-Западного университета разработали «волшебный» материал, который вопреки здравому смыслу сжимается при растяжении.

Этот метаматериал (искусственный материал со свойствами, которые не найти в природе) открывает совершенно новые возможности по созданию защитных механизмов, микроэлектромеханических систем, искусственных мышц и т.д.

Новый метаматериал может сжиматься при растяжении

Обычные материалы при растяжении увеличиваются в размерах, однако новый метаматериал реагирует на растяжение обратным образом – сжимается. Представьте себе кусок стержня, который вы растягиваете пальцами – обычный стержень станет длиннее, но стержень из нового метаматериала наоборот уменьшится в размерах. До сих пор такой материал с отрицательной сжимаемостью создать не удавалось, и ученые ожидают, что их изобретение найдет самое широкое применение.

Необычные свойства метаматериала связаны с его уникальной искусственной структурой. Процесс изменения состояния состоит из двух условных фаз: когда материал начинает растягиваться, увеличение деформации приводит к фазовому переходу и резкому увеличению силы реакции, которая заставляет материал сжиматься. Это явление может происходить скачкообразно и связано именно с фазовым переходом. В быту фазовый переход мы можем наблюдать в виде превращения льда в воду, а затем в пар. Тем не менее, все традиционные материалы в процессе фазового перехода не получают уникальное свойство отрицательной сжимаемости.

Искусственная структура нового метаматериала состоит из двух различных частей. В момент растяжения материала слабые связи между одной частью разрушаются и начинают сближаться частицы другой части, сжимая материал.