Wyróżnikiem programowalnych materiałów jest możliwość kontrolowanej zmiany właściwości, a także powrotu do stanu sprzed owej zmiany. Zdolność ta może odmienić oblicze przemysłu: różnorodne surowce będzie można bowiem zastąpić jednym materiałem o lokalnie odmiennych, sterowanych właściwościach. Prace nad rozwojem tego typu struktur idą pełną parą. Prowadzący je klaster badawczy „Programowalne materiały” przy niemieckim Instytucie ds. Badań nad Wytrzymałością Materiałów i Niezawodnością Systemów im. Fraunhofera (LBF) właśnie ukończył pracę nad teoretycznymi aspektami ich produkcji, a obecnie wspólnie przedstawicielami świata przemysłu próbuje zdefiniować potencjał ich zastosowań.

Jak działają programowalne materiały?

Tym, co już na pierwszy rzut oka odróżnia programowalne materiały od ich konwencjonalnych odpowiedników, jest fakt, że zmianie nie ulega tu sam materiał, lecz jego struktura wewnętrzna. Na strukturę tę składa się regularna siatka tworząca tzw. komórki elementarne – podobne do tych obecnych w naszych narządach. Zmiany owej struktury zachodzą pod wpływem zjawisk mechanicznych na poziomie mikro i są w pełni odwracalne. Przykładem może być mechaniczna zmiana średnicy kanałów prowadząca do wzrostu chłonności materiału pod wpływem dostarczenia energii kinetycznej lub ciepła.

Programowalny „tłumik”

Tego typu chłonność w wielu aplikacjach jest zjawiskiem bardzo pożądanym. Obecnie, aby ją uzyskać, stosuje się na ogół pasywne lub aktywne środki tłumiące lub amortyzujące o właściwościach niezmiennych w czasie. Naukowcy z LBF chcą to zmienić: pracują właśnie nad stworzeniem programowalnego materiału, który zmieniałby swoją chłonność w zależności od sytuacji. Jak podkreśla kierownik projektu dr William Kaal, możliwości jego wykorzystania jest bardzo wiele: – Możemy stworzyć materiał, który na co dzień jest sztywny, jednak pod wpływem gwałtownego uderzenia z dużym przyspieszeniem staje się miękki i amortyzuje jego skutki, chroniąc w ten sposób wrażliwą elektronikę.

Możliwe jest także opracowanie materiałów, które będą zwiększać swoją energochłonność pod wpływem rozciągania lub aktywować się pod wpływem temperatury. Aby jednak można było je produkować na skalę przemysłową, konieczne jest opracowanie procesu produkcji umożliwiającego tanie wytwarzanie komórek elementarnych o różnym przekroju kanałów.

Źródło: LBF