Tag fat i en elastik. Træk den ud, og giv slip. Den flyver en to-tre meter. Helt anderledes vil det være med et helt nyt materiale, der er opfundet af University of Massachusetts Amherst. Hvordan det opfører sig vender vi tilbage til.
Det er tale om et såkaldt metamateriale. Det er et stof, som er konstrueret til at have egenskaber, der ikke findes i naturen. I dette tilfælde kombinerer man et elastisk, gummilignende stof med små magneter indlejret i det. Dette nye “elasto-magnetiske” materiale udnytter en fysisk egenskab kendt som et faseskift til i høj grad at forstærke mængden af energi, materialet kan frigive eller absorbere.
Et faseskift opstår, når et materiale bevæger sig fra en tilstand til en anden: vand, der bliver til damp eller flydende beton, der hærder til et fortov. Når et materiale skifter sin fase, frigives eller absorberes energi. Og faseskift er ikke kun begrænset til ændringer mellem flydende, faste og gasformige tilstande – et skift kan forekomme fra en fast fase til en anden. Et faseskift, der frigiver energi, kan udnyttes som en strømkilde, men at få nok energi har altid været den svære del.
For at forstærke energifrigivelse eller -absorption skal du konstruere en ny struktur på molekylært eller endda atomært niveau, siger Alfred Crosby, professor i polymervidenskab og teknik ved UMass Amherst.
Dette er dog udfordrende at gøre og endnu sværere at gøre på en forudsigelig måde. Men ved at bruge metamaterialer siger Crosby, at man har overvundet disse udfordringer og forklarer, at man har ikke kun kan lavet nye materialer, men også udviklet designalgoritmerne, der gør det muligt at programmere dem med specifikke svar, hvilket gør dem forudsigelige.
Selvom det nye materiale ikke findes i naturen, så er det alligevel naturen, der har været den store inspirationskilde, fx Venus-fælden.
Ved at indlejre bittesmå magneter i det elastiske materiale kan vi kontrollere faseovergangene i dette metamateriale. Og fordi faseskiftet er forudsigeligt og gentageligt, kan vi konstruere metamaterialet til at gøre præcis, hvad vi vil have det til at gøre: enten absorbere energien fra et stort stød eller frigive store mængder energi til eksplosiv bevægelse, forklarer Xudong Liang, studiets hovedforfatter og professor ved Harbin Institute of Technology, Shenzhen (HITSZ) i Kina.
Og så tilbage til det med elastikken. Crosby forklarer:
Forestil dig ikke et normalt gummibånd, men et super gummibånd. Når du strækker det forbi et bestemt punkt, aktiverer du ekstra energi lagret i materialet. Når du slipper den, flyver den ikke bare end 2-3 meter, men en kilometer.
Kilde: scitechdaily.com
