Ученые нашли способ наделить синтетические материалы «живыми» движениями
Исследователи из Мичиганского университета представили теоретическую модель, которая показывает, как мягкие синтетические материалы могут воспроизводить быстрые и мощные движения живых тканей, такие как подергивание или биение сердца.
Моделирование хаотичного движения в активном материале. Авторы: Бисваруп Аш, Сяомин Мао и Сураж Шанкар.
Главная идея заключается в создании петли положительной обратной связи между механическими деформациями материала и чувствительными к силе химическими реакциями внутри него. Обычно мягкий материал, подобный резине, при растяжении медленно возвращается в исходное состояние, рассеивая энергию. Химические реакции, активируемые механическим напряжением, могут поставлять энергию в систему, противодействуя этому затуханию.
«Если мы хотим создать мягкие двигатели и машины, способные к очень быстрым движениям, это действительно сложная задача. Свойство, которым обычно пренебрегают — инерция системы — на самом деле важно. Оно порождает это интересное поведение», — пояснил Сураж Шанкар, доцент физики и соавтор работы.
Модель показывает, что при достаточно сильной обратной связи движение материала становится математически хаотичным, что в реальности может выглядеть как дрожь или судорожные подергивания геля.
Хотя такие активные материалы еще не созданы, отдельные компоненты системы — например, материалы, меняющие цвет при сжатии или двигающиеся из-за химических реакций — уже демонстрировались в других экспериментах. Ученые полагают, что их объединение в ближайшем будущем вполне возможно.
Исследование, поддержанное Национальным научным фондом США, Армейским научно-исследовательским управлением и Управлением военно-морских исследований, опубликовано в журнале Physical Review Letters.
0 комментариев