Piszą o nich szerzej na łamach PNAS Nexus, wyjaśniają, iż dodanie odpowiedniej ilości nieporządku do struktury części materiałów może zwiększyć ich odporność na uszkodzenia ponad dwukrotnie. To z kolei mogłoby utorować drogę do rozwoju tzw. metamateriałów mechanicznych, w których wewnętrzne struktury wytwarzane na przykład z użyciem technologii druku 3D zapewniają im właściwości o długiej liście potencjalnych zastosowań.
Czytaj też: Ten materiał zmieni świat nauki. Chińscy naukowcy dokonali niesamowitego odkrycia
Wytrzymałość stanowi bardzo istotny wyznacznik, ponieważ może przesądzać o tym, jak dobrze dany materiał sprawdzi się w wybranej dziedzinie. Z tego względu członkowie międzynarodowego zespołu badawczego przyłożyli wiele uwagi, aby uporać się z tą kwestią. Jak przekonują, udało im się zrealizować wyznaczony cel, a wszystko to w opłacalny ekonomicznie sposób.
Autorzy nowych badań przekonali się, że nieporządek w strukturze metamateriałów może zdecydowanie zwiększać ich odporność na uszkodzenia
Oszacowali, że zastosowane podejście – polegające na ingerencji w wewnętrzną geometrię tych struktur – zwiększyło ich wytrzymałość aż 2,6 razy. O tym, jak nieporządek może okazywać się pomocny w tym kontekście naukowcy wiedzą dzięki obserwacjom poświęconym naturze. Objęte eksperymentami metamateriały wykazywały cały szereg zróżnicowanych wzorów. Najlepsze wyniki osiągały te próbki, które były pozbawione powtarzających się wzorów – w ich przypadku skłonność do pojawiania się uszkodzeń była najniższa.
Oczywiście nie oznacza to, iż wytrzymałość może rosnąć w nieskończoność wraz ze zwiększaniem stopnia nieporządku. Inżynierowie musieli wyznaczyć złoty środek, ponieważ zbyt niski bądź wysoki nieporządek także były problematyczne. Pomocne okazało się obrazowanie próbek posiadających różne wzory strukturalne. W toku tych obserwacji naukowcy określali co właściwie się działo, gdy pęknięcia rozchodziły się w obrębie badanych materiałów.
Czytaj też: W Azji powstały ogniwa paliwowe na miarę XXI wieku. Nowy materiał robi furorę
Tym sposobem autorzy doszli do wniosku, że do rozchodzenia się pęknięć w nieuporządkowanych materiałach potrzebne są znacznie rozleglejsze uszkodzenia. Na małą skalę nie mogły one natomiast się samoistnie powiększać. W długofalowej perspektywie te poczynione postępy powinny doprowadzić do pojawienia się ulepszonych materiałów i struktur wykazujących zastosowania z branż pokroju lotnictwa czy eksploracji kosmosu.