Powstał materiał, który potrafi... liczyć

Już jakiś czas temu powstały materiały, które posiadają tzw. efekt pamięci kształtu. Polega to na tym, że w odpowiedzi na odpowiednią temperaturę lub pole magnetyczne materiał powraca do swojego oryginalnego kształtu. Teraz holenderscy uczeni opracowali materiał, który potrafi liczyć do 10 i zapamiętać, ile razy był już naciskany.

Za nowym materiałem stoją fizycy Martin van Hecke i Lennard Kwakernaak z Uniwersytet w Lejdzie w Holandii. Opis i rezultaty ich badań ukazały się na łamach pisma "Physical Review Letters" (DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.268204).

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Kawałkowi odpowiednio elastycznego materiału można nadać bardzo ciekawe właściwości. Udowodnili to badacze z Lejdy w Holandii. Zaprezentowali oni materiał, który zlicza cykle naciskania go i przechowuje wynik w łatwym do interpretacji schemacie.

Wygląda niepozornie – ot kawałek gumy z 22 słupkami. Jednak jak się go naciśnie, to słupki wyginają się w lewo, za wyjątkiem pierwszego, który odchyla się w prawo. Pierwszy słupek przesuwa następnie kolejny słupek w prawo i przesuwa się o jedną pozycję za każdym razem, gdy materiał zostanie naciśnięty. W ten sposób guma może liczyć i zachowywać wynik.

Van Hecke wraz ze współpracownikami bada, jak można wykorzystać proste materiały do przetwarzania informacji, trochę jak komputer. Zaprezentowany kawałek gumy jest tego przykładem. Słupek, który przesuwa się od lewej do prawej, można porównać do bitu komputera, który ma wartość zero lub jeden. - Nie jest łatwo zaprojektować konstrukcję tak, aby reagowała tak, jak chcemy. Liczenie to najprostsze zadanie, jakie mogliśmy wymyślić. Był to zatem logiczny punkt wyjścia. Opracowując taki materiał, próbuje się odkryć reguły gry. Co wolno? Zasada w tym przypadku dotyczy kontaktu słupka z jego bezpośrednimi sąsiadami - wyjaśnia Kwakernaak.

Nowo opracowany materiał można skalować, ale to nie wszystko. Niepozorny kawałek gumy może więcej. Może rozróżniać siłę nacisku, rejestrując każdy nacisk oddzielnie. - W badaniach ustaliliśmy, że można wywoływać różne reakcje w gumie, naciskając z różnymi poziomami siły. Eksperymentując z tym, byliśmy w stanie stworzyć metamateriał, który liczy tylko wtedy, gdy naciska się go w we właściwym porządku, z odpowiednią siłą. Innymi słowy, coś jak pewnego rodzaju zamek – powiedział Kwakernaak.

Jednym z możliwych zastosowań jest liczenie samochodów z różnych klas wagowych przejeżdżających chociażby przez most. Można z niego zrobić też krokomierz. Materiałowi można nadać różną wielkość, taką, jaka jest odpowiednia do sugerowanego rozwiązania.

- Dużą zaletą jest to, że takie mechaniczne metamateriały są tanie, solidne i łatwe w utrzymaniu – podkreślił Kwakernaak. - To czyni je interesującymi do wszelkiego rodzaju zastosowań. Trudno powiedzieć dokładnie, jakie to będą zastosowania, ale zawsze znajdujemy cel dla nowych materiałów, takich jak ten. Na przykład wcześniejsze badania nad materiałem, który składa się jak origami, zainspirowały powstanie składanych paneli słonecznych montowanych na satelitach – dodał.

Źródło i fot.: Leiden University