Нов материал абсорбира и отдава огромни количества енергия

Еластичният материал с вградени магнити, чиито полюси са цветно кодирани в червено и синьо. Ориентацията на магнитите в различни посоки променя реакцията на метаматериала. Снимка: Университет „Амхерст“

Екип от изследователи от Университета в Масачузетс „Амхерст“ наскоро обяви, че е създал ново твърдо вещество, подобно на каучук, което има изненадващи качества. Той може да абсорбира и отделя много големи количества енергия. Освен това е програмируем. Взети заедно, тези качества правят материала обещаващ за много широк спектър от приложения, от възможността на роботите да имат повече енергия до направата на нови каски и защитни материали, които могат да отдават енергия на поискване.

„Представете си гумена лента“, казва Алфред Кросби, професор по полимерно инженерство в „Амхерст“ и старши автор на статията. „Раздърпвате я назад и когато я пуснете, тя прелита през стаята. Сега си представете супер гумена лента. Разтягате я до известна степен и с това активирате допълнителна енергия, съхранявана в материала. Когато пуснете тази гумена лента, тя лети над километър.

Тази хипотетична гумена лента е направена от нов метаматериал – вещество, проектирано да има свойство, което не се среща в естествените материали. Веществото съчетава еластична, подобна на каучук субстанция с малки магнити, вградени в нея. Този нов „еласто-магнитен“ материал се възползва от физическо свойство, известно като изместване на фазите. По този начин може да увеличи значително количеството енергия, което е способен да освободи или абсорбира.

Фазовото изместване възниква, когато материалът преминава от едно състояние в друго. Можем да си представим най-семплия пример – как водата се превръща в пара или лед. Всеки път, когато материалът промени фазата си, той абсорбира или освобождава енергия. Но изместването на фазите не се ограничава само с промяната на агрегатното състояние. Един твърд материал може да измества фазите си от една към.

Фазовото изместване, което освобождава енергия, може да бъде използвано като „батерия“. Но получаването на достатъчно енергия винаги е било трудната част от разработването на такива вещества.

„За да увеличите освобождаването или усвояването на енергия, трябва да създадете нова структура на молекулярно или дори атомно ниво“, казва Кросби. Това обаче е трудно да се направи, особено по предвидим начин. Но чрез използването на метаматериали, споед Кросби, се преодоляват тези предизвикателства. „И не само сме направили нови материали, но сме и разработили алгоритми за проектиране, които позволяват на тези материали да бъдат програмирани със специфични отговори. А това ги прави предсказуеми“.

Екипът е вдъхновен от някои от светкавичните реакции, наблюдавани в природата: затварянето на мухоловките на Венера например. „Издигнахме това на следващото ниво“, казва Судонг Лианг, водещ автор на статията, понастоящем професор в Харбинския технологичен институт в Шенжен в Китай. „Чрез вграждането на малки магнити в еластичния материал можем да контролираме фазовите преходи на този метаматериал. И тъй като фазовото изместване е предсказуемо и повторяемо, ние можем да проектираме метаматериала да прави точно това, което искаме: или да абсорбира енергията от голям удар, или да освобождава големи количества енергия – за експлозивно движение“.

1 коментар

  1. Според мен, щом материала е готов да абсорбира енергия от голям удар, то той е и готов да събира енергия от светкавиците в градовете. Значи закача се в края на гръмоотводите и се връзва директно към ел. кабели, а те към специализирана мрежа с много „звена“ от новия материал, които могат да абсорбират и да отдават при „поискване“ енергията 🙂 Ей ти на безплатна енергия за градовете ..

Напиши коментар

E-mail адресът Ви няма да бъде публикуван




*