Сигурно си задаваш следния въпрос: как може един обикновен телброй да промени инженерството?

Представи си следното.

Имаш шепа малки телбройчета — нали знаеш, дребните метални скоби, дето ги слагаш в телброда. Хвърляш ги в найлонов плик, разтърсваш го няколко пъти, и изведнъж — магия! — от купчина отделни парчета се получава една твърда, здрава маса. Дърпаш я, блъскаш я — тя си стои цяла.

После разтърсваш по друг начин и всичко се разпада. Пак си е обикновена купчинка безобидни телбройчета.

Звучи невероятно, нали? Е, учени от Университета на Колорадо в Боулдър току-що превърнаха това в реалност. И искрено казано — не мога да спра да мисля за това.

Ключът се крие в формата

Нещата стават наистина интересни тук. Екипът е ръководен от професор Франсоа Бартлате — ръководител на Лабораторията за напреднали материали и био вдъхновение (това име си заслужава, нали?). Те проучват как формата на миниатюрни частици определя какво се случва, когато милиарди от тях се съберат заедно.

Помисли за пясъка. Всяко зърно е гладко и заоблено, почти като малка топчица. Когато ги струпаш заедно, те не се захващат едно за друго — просто се плъзгат. Затова пясъкът се държи като течност, когато го сипеш.

Ами ако промениш формата на зърната?

Изследователите използвали компютърни симулации, за да тестват хиляди различни форми. Търсели онази, която да даде максимално „заплитане" — това е научният термин. И ето я печелившата форма: двестранна частица, която много прилича на... телброй.

Да, същите онези малки метални скоби, дето ги слагаш в телброда.

Защо телброй-частиците са толкова готини

Когато милиарди тези миниатюрни телбройчета се заплетат заедно, става нещо невероятно. Те се захващат едно за друго по сложни начини и създават мрежа от връзки, която прави цялата маса изненадващо здрава.

„Заплетеният гранулиран материал от телброй-подобни частици показва едновременно висока якост и жилавост", обяснива докторантът Саед Пезешки.

Якост и жилавост — обикновено тези две неща се изключват взаимно. Помисли за стъклото: то е яко (трудно се чупи), но не е жилаво (пръсва се лесно). Каучукът пък е жилав (поема удари), но не е особено якостен. Да постигнеш и двете е рядкост в природата.

А тези материали от телбройчета? Явно се справят и с двете едновременно. Това е голяма работа.

Истинската магия: обратимостта

Ето къде става наистина яко.

Тези материали могат да се обръщат.

Приложиш ли леки вибрации, телбройчетата се заплитат още по-здраво и материалът става по-здрав. Усилиш ли вибрациите — цялата мрежа се разпада и пак се превръща в купчина отделни частици.

Само за секунди. От твърдо към разхвърляно. И обратно.

Професор Бартлате описал усещането от държането на тези материали като „много далечно и екзотично". Което си е точно така. Нещо средно между течност и твърдо тяло. Нещо, което може да превключва между състояния само с едно просто въздействие.

Какво може да правим с това?

Приложенията са наистина вълнуващи, когато се замислиш.

Устойчиво строителство: Представи си мост или сграда, направени от материали, които могат да се разглобят вместо да се съборят. Тези телброй-материали биха могли да се демонтират и използват отново накрая на живота им. Без багери и взривове. Само правилните вибрации и всичко се разделя, за да можеш да го ползваш другаде. Това е доста привлекателна визия за по-устойчиво инженерство.

Ро套 роботи: Един от изследователите споменал, че колегите му обсъждат възможността да се използва за роботи, които се заплитат заедно, за да изпълнят задача, после се разплитат.

„Говорех с други студенти, които смятат, че тази технология може да се ползва в ро套 роботиката — малки роботи, дето се заплитат, изпълняват задача и после се разплитат", каза Пезешки.

Той дори отбеляза, че това му напомня Т-1000 от Терминатор 2 — роботът от течен метал, дето се втечнява, за да мине под вратата, и се пресъздава от другата страна. (Обичам как в един сериозен научен документ вероятно е имало момент, в който някой е споменал Терминатор.)

Природата го прави от милиони години

Ето нещо, което прави това изследване още по-интересно: заплитането не е човешко изобретение. Природата го използва от милиони години.

Птичите гнезда са перфектен пример. Всяко клонче и влакно е слабо само по себе си, но когато са преплетени, създават удивително здрава конструкция. Костите ни работят по същия начин — твърди минерални компоненти, заплетени с по-меки протеини, създават нещо, което е едновременно здраво и жилаво.

Екипът от Колорадо по същество разкри逆向 това принцип, разбра каква форма на градивните елементи работи най-добре — и сега гледаме към възможността да инженерстваме материали със същите свойства.

Накратко

Все още сме вероятно на години разстояние от виждането на тази технология в реални сгради или роботи. Но основното откритие — че телброй-подобните частици могат да създадат материали с тази забележителна комбинация от якост, жилавост и обратимост — е наистина значимо.

Понякога най-революционните материали не идват от екзотични химикали или сложни производствени процеси. Понякога идват от преосмисляне на нещо толкова просто като формата на градивните елементи.

И искрено казано? Нямам търпение да видя накъде ще тръгне това.

Източник: ScienceDaily