Созданный немецкими учеными метаматериал, в отличие от привычных форм материи, не только выдерживает высокое давление, но и расширяется под его действием.
Метаматериалами называют не встречающиеся в природе объекты, свойства которых обусловлены не столько свойствами составляющих его элементов, сколько искусственно синтезированной периодической структурой. Из исходной природной матрицы внедрением различных периодических структур ученые могут конструироваться метаматериалы с заданными свойствами: размеры структур, форма, период повторения структур в матрице.
Синтезированные метаматериалы проявляют физические свойства, сложно достижимые технологически, либо не встречающиеся в природе. Так, метаматериалы могут обладать такими необычными свойствами, как отрицательный показатель преломления. Из такого материала можно создать маскировочную «умную» одежду", поскольку он способен скрывать трехмерные объекты.
Сотрудники Технологического института Карлсруэ создали структурную 3D-модель: взаимно перпендикулярные полые трубки, размером порядка микрометра, соединены в сетке П-образными скобами. При повышении давления среды, в которую погружен материал (воздух, жидкость), центральные перекрестия начнут сжиматься. В тоже самое время соединяющие скобы начнут поворачиваться и раздвигать перекрестия, увеличивая объем структуры.
На 3D-принтере ученые распечатали увеличенный пластиковый прототип модели и показали, что при увеличении давления от одной до пяти атмосфер объем структуры увеличивается примерно на три процента. Варьируя размеры и толщину отдельных деталей, можно регулировать величину расширения по мере необходимости: чем толще материал, тем он меньше расширяется под давлением.
Ранее подобные структуры были предсказаны теоретически и впервые показана возможность их синтеза. По словам ученых, новый метаматериал способен выдерживать высокое давление на больших морских глубинах или отсутствие давления в космическом пространстве без изменения объема.
Исследование ученых принято к публикации в журнале Physical Review X.
Одно из применений метаматериалов — создание «плащей-невидимок».