Мягкий метаматериал гасит вибрации на ощупь экспресс
Обычная резиновая прокладка глушит вибрацию, как толстое одеяло приглушает звук: чем толще и тяжелее, тем лучше. Инженеры давно мечтают о материале, который был бы лёгким, но при этом «съедал» колебания не хуже массивного демпфера. В новой работе такой материал удалось собрать из двух непохожих частей: мягкой эластичной решётки, напечатанной на 3D-принтере, и крошечных капель жидкого металла, спрятанных внутри неё.
Ключ к успеху — в том, как эти два компонента взаимодействуют. Решётка из эластомера отвечает за упругость и форму, а капли жидкого металла, расположенные в каналах решётки, начинают резонировать на нужной частоте. Вместе они создают «запрещённую зону»: волны с частотой около 200 герц (это примерно как гудение трансформатора или вибрация рукоятки электроинструмента) не могут пройти сквозь материал, а отражаются или затухают внутри. При этом сам материал остаётся мягким и гибким, как обычный силикон.
Чтобы увидеть, как волны ведут себя внутри метаматериала, учёные использовали камеру, которая снимает быстрые колебания поверхности. Это позволило напрямую наблюдать, как волны «застревают» на границе запрещённой зоны и не распространяются дальше. Измерения акселерометром подтвердили: новый материал гасит вибрации сильнее, чем обычный силикон, при том что весит вдвое меньше.
Такая комбинация — лёгкость, мягкость и сильное поглощение вибраций — делает материал перспективным для рукояток инструментов, спортивного инвентаря и защитных прокладок. Вместо того чтобы наращивать толщину и массу, можно будет использовать умную внутреннюю структуру, которая «ловит» вредные колебания и не передаёт их человеку.
Жидкий металл внутри эластомера — это обычно сплав галлия и индия, который остаётся жидким при комнатной температуре и при этом безопасен для кожи, в отличие от ртути.