Прототип умных материалов бросает вызов законам движения Ньютона

Более 10 лет Гуолян Хуанг, заведующая кафедрой инженерии Хубера и Хелен Крофт в Университете Миссури, исследует нетрадиционные свойства «метаматериалов» — искусственной материи, которая проявляет необычные в природе свойства, определяемые законами движения Ньютона, — в его квест Долговечный, чтобы разработать идеальный материал для супергероев.

Цель Хуанга — помочь контролировать «упругие» энергетические волны, проходящие через более крупные структуры, такие как самолеты, без легких и маленьких «метастатических структур».

«В течение многих лет я работал над тем, как использовать математическую механику для решения инженерных задач», — сказал Хуанг. «Традиционные методы имеют много ограничений, включая размер и вес. Поэтому я изучал, как мы могли бы найти альтернативное решение, используя легкий и небольшой по размеру материал, но при этом способный контролировать низкочастотные вибрации, исходящие от более крупной конструкции. например, самолет».

Теперь Хуан на шаг ближе к своей цели. В новом исследовании, опубликованном в Труды Национальной академии наукХуанг и его коллеги разработали прототип метаматериала, который использует электрические сигналы для управления как направлением, так и интенсивностью энергетических волн, проходящих через твердое тело.

Потенциальные применения его инновационной конструкции включают военное и коммерческое использование, например, управление радиолокационными волнами путем направления их на сканирование определенной области в поисках объектов или управление вибрациями, вызванными турбулентностью от самолета в полете.

«У этого метаматериала странная плотность массы», — сказал Хуанг. «Поэтому сила и ускорение не движутся в одном направлении, предоставляя нам нетрадиционный способ настройки дизайна структурной динамики или свойств объекта, чтобы бросить вызов второму закону Ньютона».

Хуан сказал, что это первая физическая реализация плотности массы человека.

«Например, этот метаматериал может быть полезен для мониторинга состояния гражданских конструкций, таких как мосты и трубопроводы, в качестве активных датчиков, помогая выявлять любые потенциальные повреждения, которые трудно увидеть человеческим глазом».