Prowadzone eksperymenty odbywały się w laboratorium Chiary Daraio, która wraz ze współpracownikami pisze o ostatnich sukcesach na łamach Science. Jednym z kluczowych wniosków płynących z zamieszczonego tam artykułu było to, że ten nowy i potencjalnie przełomowy rodzaj materiału w bardzo nietypowy sposób reaguje na naprężenia. Co to oznacza w praktyce? Mówiąc krótko: czasami zachowuje się jak płyn, by w innych okolicznościach przywodzić na myśl ciało stałe.
Czytaj też: Rewolucja w przemyśle petrochemicznym. Jeden materiał pozwala czynić cuda
Zbiorczo tę nową kategorię określa się mianem PAM (ang. polycatenated architected materials). Za ich cechę wyróżniającą można uznać kombinację elastyczności typowej dla płynów ze stabilnością charakteryzującą ciała stałe. Z tego względu mogłyby zostać wykorzystane na szereg sposobów, chociażby w produkcji odzieży ochronnej, robotów czy urządzeń biomedycznych.
Zanim w ogóle doszło do tego niewątpliwego sukcesu, PAM został zaprojektowany z wykorzystaniem modelowania komputerowego. Celem wyznaczonym przez członków zespołu badawczego było naśladowanie struktur sieciowych typowych dla substancji krystalicznych. W odróżnieniu od nich ten nowy materiał miał jednak nie zawierać stałych cząstek, a coś w rodzaju splątanych pierścieni zapewniających bardziej dynamiczne interakcje.
Rzeczywistość okazała się pokrywać z teorią, ponieważ wydrukowany w 3D materiał – jak na razie mający formę kostek lub kulek o średnicy wynoszącej około pięciu centymetrów – został poddany testom. Generowane wtedy naprężenia dostarczyły wglądu w reakcje PAM na tego typu oddziaływania. Miały one różne formy, a wniosek był jeden: nowy materiał cechuje się imponującą zdolnością do przechodzenia między stanami przypominającymi ciecz i ciało stałe.
Materiał PAM zaprojektowany przez naukowców z Caltech cechuje się imponującymi możliwościami z zakresu pochłaniania energii. Płynnie przechodzi przy tym między zachowaniami typowymi dla cieczy i ciała stałego
Te przejścia były zależne od tego, jakie naprężenia zastosowali członkowie zespołu badawczego. Tak niesamowite zachowanie stanowi pokłosie budowy, która przypomina tę spotykaną w strukturach krystalicznych, lecz jednocześnie pozwala na swobodne interakcje, które prowadzą do płynnego przechodzenia między dwoma różnymi stanami skupienia. PAM mają być przystosowane do relatywnie dowolnych modyfikacji, dzięki którym pojawi się opcja przygotowania ich na różne zastosowania.
Czytaj też: Przełom w materiałoznawstwie. Wiemy już, dlaczego kordieryt jest tak niezwykły
Główna autorka badań w tej sprawie dodaje, że stworzony przez jej zespół materiał może na nowo zdefiniować klasyfikacje i właściwości materiałów. Poza tym mówi się o szeregu praktycznych zastosowań, które powinny spożytkować zdolność PAM do pochłaniania energii. Oznacza to potencjał w produkcji sprzętu ochronnego, urządzeń biomedycznych oraz tzw. miękkich robotów na bieżąco przystosowujących się do warunków otoczenia.