Активный и пассивный перепрограммируемый ударный ответ. Кредит: Продвинутые материалы (2025). Два: 10.1002/adma.202412353
Ученые из Университета Карлоса III де Мадрида (UC3M) и Гарвардского университета экспериментально продемонстрировали, что можно перепрограммировать механическое и структурное поведение инновационных искусственных материалов с магнитными свойствами, известными как метаматериалы, без необходимости модифицировать их состав. Эта технология открывает дверь для инноваций в таких областях, как биомедицина и мягкая робототехника, среди прочих.
Исследование, недавно опубликованное в журнале Продвинутые материалыподробно описывает, как перепрограммировать эти механические метаматериалы, используя гибкие магниты, распределенные по всей их структуре.
«Что инновационно в нашем предложении, так это включение небольших гибких магнитов, интегрированных в вращающуюся ромбоидную матрицу, которая позволяет модифицировать жесткость и поглощение энергии структуры путем простого изменения этих магнитов или применения внешнего магнитного поля.
«Когда мы разрабатываем новые материалы, мы обычно сосредотачиваемся на их химической композиции и микроструктуре, но с метаматериалами мы также можем играть с их внутренней геометрией и пространственным расположением»,-объясняет один из авторов исследования, Даниэль Гарсиа-Гонсалес, из департамента континуумного анализа UC3M и структурного анализа.
Квазистатический гибридный F50 C1. Тест на сжатие в рамках квазистатического режима большой метастроуктуры с учетом гибридной (H) матрицы с гибкими магнитами F50 встроена после конфигурации C1. Кредит: Продвинутые материалы (2025). Два: 10.1002/adma.202412353
Этот прорыв представляет собой важный шаг к созданию реконфигурируемых механических структур, полезных в таких секторах, как робототехника, защита от воздействия и аэрокосмическая инженерия. По словам исследователей, приложения такого типа метаструктуры практически бесконечны.
«От воздействий на структуры защиты и адаптивных компонентов в мягкой робототехнике до интеллектуальных систем поглощения шока в экзоскелетах. В области спорта их можно использовать для модификации механической реакции спортивной обуви подошвы с помощью взаимодействия элементов или бегущего.
«Инновационные возможности также открываются в биомедицине. Например, мы могли бы ввести модификации этих структур в затрудненном кровеносном сосуде и, применяя внешнее магнитное поле, расширить матрицу для разблокировки IT», — отмечает другой исследователь, Josué Aranda Ruiz, также из отделения Continuum Meganics и структурного анализа UC3M.
Ударный гибридный реф. Ударный тест для динамического сжатия большой метаструктуры с учетом гибридной (H) матрицы без магнитов. Кредит: Продвинутые материалы (2025). Два: 10.1002/adma.202412353
Чтобы провести исследование, исследователи UC3M и Гарвард объединили идентификацию и характеристику различных материалов с анализом их поведения как функции магнитных ориентаций.
С этой целью они изучили, как ориентация, остаточная намагниченность и жесткость магнитов влияют на статические и динамические реакции метаматериала, демонстрируя, что тщательная переориентация позволяет значительно скорректировать его поведение. Затем они проанализировали его интеграцию в более крупные структуры для динамического испытания воздействия.
«Изменив положение магнитов для модуляции магнитного взаимодействия между ними, мы можем достичь совершенно другого поведения в материале»,-добавляет еще один из авторов исследования, Карлос Перес-Гарсия, третий исследователь из отделения механики континуума UC3M и структурный анализ.
Больше информации:
Carlos Perez -Garcia et al., Репрограммируемые механические метаматериалы посредством пассивных и активных магнитных взаимодействий, Продвинутые материалы (2025). Два: 10.1002/adma.202412353
Информация журнала:
Усовершенствованные материалы, предоставленные Университетом Мадрида Карлоса III
Цитирование: Структурно перепрограммируемые магнитные метаматериалы обещают биомедицину, мягкая робототехника (2025, 6 мая), полученные 8 мая 2025 года из этого документа подвержены авторским праву. Помимо каких -либо справедливых сделок с целью частного исследования или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только для информационных целей.
