Геометрические конструкции, датируемые 1000 лет назад, могут помочь в создании футуристических материалов, которые когда-нибудь могут быть использованы для создания новых медицинских технологий и передовых спутников. В презентации, которая состоялась в начале этой недели на мартовском собрании Американского физического общества, группа ученых из Университета Макгилла обнародовала новый вид материала, который опирается на исламское искусство, чтобы растянуться по-новому.
Связанный контент
- Ученые приближаются к созданию плаща-невидимки
Для большинства материалов, от хлопка до резины, натяжение их в одном направлении заставляет их сжиматься в другом, теряя первоначальную форму. Это потому, что растяжение материала может изменить его геометрическую подструктуру. Когда натягивают что-то вроде резиновой ленты, это натяжение растягивает резину, делая ее более тонкой. Но исследователи из Университета Макгилла Ахмад Рафсанджани и Дамиано Пасини обнаружили, что, интегрируя определенные образцы в материал, он может становиться шире, а не тоньше, когда он растягивается в одном направлении, сообщает Джонатан Уэбб для BBC .
«В обычных материалах, когда вы тянете в одном направлении, оно будет сжиматься в других направлениях», - сказал Рафсанджани в презентации. «Но с« ауксетическими »материалами, благодаря их внутренней архитектуре, когда вы тянете в одном направлении, они расширяются в боковом направлении».
Ауксетические материалы являются одним из примеров того, что называется «метаматериалом» - материалами, которые спроектированы таким образом, чтобы придать им свойства, которые в природе не существуют. В последние годы инженеры исследовали возможность создания метаматериалов со всевозможными странными свойствами, таких как «мета-кожа», сделанная из силиконовых слоев, которые могут сделать объекты невидимыми для радара, или «плащи-невидимки», которые могут фактически изгибать электромагнитное излучение, как свет. Ауксетические метаматериалы обладают способностью расширяться во всех направлениях при растяжении и возвращаться к своей меньшей форме, сообщает Шеннон Холл для New Scientist .
На 1000-летних иранских гробницах Карракан обнаружены два образца. (Ахмад Рафсанджани и Дамиано Пасини / Университет Макгилла) Рафсанджани и Пасини искали геометрические узоры, которые могли бы помочь создать эластичные метаматериалы, когда натолкнулись на набор узоров, найденных на паре 1000-летних башен, построенных древними иранскими гробницами.
«Когда вы смотрите на исламские мотивы, существует огромная библиотека геометрий», - сказал Рафсанджани во время презентации. «На стенах этих двух башен вы можете найти около 70 различных архитектур: тесселяции и узоры куликулы».
Два исследователя обнаружили, что, когда они разрезали две из этих геометрических конструкций на резиновые листы с помощью лазерного резака, листы могли расширяться, когда их тянули, и сжиматься при толкании, подобно сфере Хобермана.
Хотя дизайны сами по себе прекрасны, они уникальны в том, что они могут держать обе формы без посторонней помощи. Другие «бистабильные» метаматериалы были описаны в прошлом, но, как сообщает Уэбб, им, как правило, требуются сложные, похожие на оригами складки, и многим трудно поддерживать их расширенное состояние. Рафсанджани говорит, что эти конструкции могут быть включены во все: от разработки новых стентов до открытия вен или артерий, до новых видов спутников или разворачивающихся солнечных панелей.
«Эти конструкции легче изготовить; все, что вам нужно, это лазерный резак», - сказал Рафсанджани.
