Caltechin tutkijat ovat kehittäneet uuden materiaaliluokan, "polyketenaariset rakenteet" (PAM), jotka haastavat perinteisen fysiikan rajoja. Keskiaikaisesta haarniskasta inspiroituneet rakenteet avaavat ovia innovatiivisille sovelluksille.
PAM:it erottuvat kolmiulotteisesta verkkorakenteestaan, joka koostuu toisiinsa kytkeytyneistä renkaista tai häkeistä. Toisin kuin perinteiset materiaalit, niiden käyttäytyminen ei riipu kemiallisesta koostumuksesta, vaan niiden geometrisesta järjestelystä. Matalassa rasituksessa ne venyvät ja muotoutuvat kuin nesteet. Sen sijaan voimakkaassa paineessa ne jäykistyvät, absorboiden energiaa tehokkaasti.
]Uudenlaiset hybridiset ominaisuudet menneisyydestä
PAM:it saavat inspiraationsa ketjupanssarista, keskiaikaisesta haarniskasta, joka on valmistettu toisiinsa kytkeytyneistä metallirenkaista. Tämä rakenne tarjoaa sekä joustavuutta että kestävyyttä, yhdistelmän, jota tutkijat ovat kehittäneet entistä pidemmälle. Käyttämällä monimutkaisia geometrisia muotoja he ovat luoneet materiaaleja, jotka pystyvät dynaamisesti mukautumaan ympäristöönsä.PAM:it yhdistävät kiinteiden ja nesteiden ominaisuudet. Matalassa rasituksessa niiden hiukkaset liukuvat toistensa päällä, kuten nesteessä. Mutta suuremmassa paineessa ne lukkiutuvat, muodostaen jäykän rakenteen. Tämä kaksijakoisuus asettaa ne omaan luokkaansa, rakeisten materiaalien ja kiteisten kiinteiden materiaalien väliin.
Lupaavat testit ja moninaiset mahdolliset sovellukset
Tutkijat ovat valmistaneet PAM-prototyyppejä 3D-tulostimilla käyttäen erilaisia materiaaleja, kuten akryylipolymeerejä ja metalleja. Nämä golfpallon kokoiset mallit on altistettu puristus-, vääntö- ja leikkaustesteille. Tulokset vahvistivat niiden kykyä absorboida iskuja ja mukautua erilaisiin voimiin.Ainutlaatuisten ominaisuuksiensa ansiosta PAM:it voisivat mullistaa useita aloja. Niitä voitaisiin käyttää suojavarusteiden, kuten kypärien tai luotisuojaliivien, valmistuksessa tai iskuja vaimentavissa pakkauksissa. Niiden joustavuus tekee niistä myös soveltuvia pehmeään robotiikkaan ja biolääketieteellisiin laitteisiin.