Москва. 2 июня. ИНТЕРФАКС - Ученые лаборатории Интеллектуального структурного мониторинга и тестирования реагирования (iSmart) в Инженерной школе Свонсона Университета Питтсбурга разработали новый класс материалов, сообщает портал научной информации Phys.org.
Материал одновременно фиксирует информацию о собственном состоянии - давлении и напряжении в структуре - и генерирует энергию.
"Так называемый "самосознающий метаматериал" генерирует свою собственную энергию и может быть использован для широкого спектра приложений зондирования и мониторинга", - говорится в сообщении.
При этом материал можно использовать как на наноуровне, так и на мегауровне - от медицинского стента до самолетного крыла, изменяя геометрию дизайна.
Отмечается, что в настоящее время почти все существующие материалы, которые могут фиксировать свое состояние, представляют собой композиты, использующие различные формы углеродных волокон в качестве чувствительных модулей.
Концепция исследователей из Питтсбурга опирается на индивидуальное проектирование и сборку микроструктур материалов.
"Материал сконструирован таким образом, что под давлением между его проводящим и диэлектрическим слоями происходит контактная электризация, создающая электрический заряд, который передает информацию о его состоянии", - говорится в сообщении.
Кроме того, он, как и другие метаматериалы, имеет сверхвысокую устойчивость к деформации, при этом возникающая при трении электризация играет роль наногенератора, который устраняет необходимость в отдельном источнике питания.
"Наш самый захватывающий вклад заключается в том, что мы внедряем новые аспекты интеллекта в структуру метаматериалов. Мы можем буквально превратить любую материальную систему в чувствительные среды и наногенераторы в соответствии с этой концепцией", - отмечает соавтор разработки Глория Чжан.
Исследователи создали множество прототипов для различных применений в гражданской, аэрокосмической и биомедицинской инженерии.
Например, сердечный стент, использующий эту конструкцию, может быть использован для мониторинга кровотока и обнаружения признаков повторного сужения артерии, в большем масштабе - для системы диагностики и исправления дефектов мостов и т.д.
Эти материалы обладают огромным потенциалом и за пределами Земли. Он имеет небольшую массу, низкую плотность, низкую стоимость, высокую масштабируемость и может быть изготовлен с использованием широкого спектра органических и неорганических материалов для формирования автономной среды обитания, например, на Марсе.
