Теперь инженеры Калтеха разработали новый материал, состоящий из микромасштабных узлов, и показали, что он намного прочнее, чем версия материала, изготовленная из того же материала без узлов. Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.

Материал изготовлен из полимеров, расположенных в виде серии основных выступающих узлов с дополнительной закруткой для поглощения большего количества энергии. Однако волокна физически не завязываются в эти узлы – вместо этого они печатаются на 3D-принтере в такой форме, которую проще изготовить и которая предотвращает их развязывание. Каждый узел имеет размеры около 70 микрометров в высоту и ширину.

Затем узловатый материал подвергали стресс-тестам, где он растягивался до предела прочности. Это было сравнено с версией, изготовленного из того же материала, но с переплетенной структурой вместо узловатой. И действительно, узлы позволили материалу поглощать на 92% больше энергии и выдерживать более чем в два раза большее напряжение, прежде чем он лопнул.

Команда говорит, что долговечность и деформируемость этих видов узловатых материалов в конечном итоге могут сделать их полезными для биомедицины и аэрокосмического применения. В будущей работе исследователи планируют исследовать материалы, изготовленные с более сложными узлами.

"Возможность преодолеть общий компромисс между деформируемостью материала и ударной вязкостью при растяжении [способность растягиваться без разрушения] предлагает новые способы проектирования устройств, которые являются чрезвычайно гибкими, долговечными и могут работать в экстремальных условиях", - сказал Видианто П. Местопо, ведущий автор исследования.