Hliníková verze nového materiálu. Kredit: NTU Singapore

Materiály, které mění své vlastnosti po určitém podnětu, se dnes objevují v řadě odvětví, od robotiky, přes letectví až po medicínu. Nejnovější byl vytvořen podle dávné kroužkové zbroje. Díky důmyslnému uspořádání navzájem propojených prvků se může rychle změnit z ohebného na velmi tuhý.

Yifan Wang. Kredit: Nanyang Technological University.

Odborníci singapurské Nanyang Technological University a amerického Caltechu o svém produktu mluví jako o „nositelné strukturované látce“ (wearable structured fabric). Z měkké látky, kterou je možné snadno ohýbat a skládat, se v případě potřeby stane pevný materiál, který unese nemalou váhu.

Yifan Wang z výzkumného týmu přiznává inspiraci kroužkovou zbrojí. Prototyp jejich látky tvoří navzájem propojené duté plastové prvky z nylonu. Badatelé tyto prvky vytiskli na 3D tiskárně v uspořádání podobném kroužkové zbroji. Propojené prvky poté potáhli plastovým obalem, v němž následně vytvořili vakuum.

Zátěžový test v plastové verzi. Kredit: Nanyang Technological University.

V experimentech se ukázalo, že vnější tlak cca 93 kilopascalů způsobí, že se tuhost struktury zvýší více než 25krát. Když byla nová struktura ve své tuhé podobě a vytvarovaná do podoby „oblouku“, unesla zátěž, jejíž hmotnost 50krát přesahovala hmotnost materiálu. V jiném typu testů pouštěli na svůj nový produkt ocelovou kuličku. V měkkém stavu ho kulička deformovala až do hloubky 26 milimetrů, v tuhém zvládla deformovat pouze do 3 milimetrů.

Wangův tým vytiskl i variantu z hliníku. V měkké verzi byl v řadě ohledů podobný měkké verzi materiálu z plastu. V tuhé podobě byl podstatně tužší než tuhá plastová verze, což je dané vlastnostmi hliníku. V budoucnu by kovové verze "staronově" strukturovaných materiálů mohly být obaleny například Kevlarem a stát se součástí neprůstřelných vest a podobných výrobků. Materiály na této bázi by se mohly rovněž uplatnit v exoskeletech, adaptivních podpůrných nástrojích pro pacienty nebo třeba při výrobě přenosných lávek či mostů. Vývoj stále pokračuje a vědci se snaží dosažené parametry ještě vylepšit.

Video: NTU Singapore scientists develop fabric that can stiffen on demand

Literatura

Nature 596: 238–243.

Caltech 11. 8. 2021.