Шведские ученые из Королевского технологического института KTH в Стокгольме совершили прорыв в материаловедении, который может привести к появлению самолётов, изменяющих форму крыльев в полёте. Ключ к этому - необычное взаимодействие парафина и лазера.
Исследователи экспериментировали с 2D-образцом парафина, пробивая в нём лазером микроскопические отверстия и затем плавно направляя расплавленную массу специальным наклонным механизмом. В результате за несколько циклов лазерных импульсов и наклонов форма парафина изменялась.
“Каждый цикл смещает материал всего на несколько десятков микрометров. Это позволяет перестраивать объекты, чтобы они проходили через узкие щели, и придавать им любую целевую форму. Это открывает путь к бесконечному созданию инструментов и других объектов прямо на ходу, без использования дополнительных материалов”, - объясняет соавтор исследования Вютер ван дер Вийнгарт.
Хотя прорыв произошёл с 2D-материалом, исследователи уверены, что его можно будет применить и к 3D-объектам. Это, по их словам, может привести к появлению самолётов с крыльями, которые самостоятельно подстраивают свою форму для снижения сопротивления воздуха, автомобилей, становящихся более аэродинамичными на ходу, или даже офисов, где рабочие места создаются по требованию.
Процесс изменения формы материала в этом исследовании называется "насосной перекачкой фазы".
“В результате нагрева части объекта с помощью горячей точки, например, лазерного пятна, внутри материала создаётся жидкая зона. Движение горячей точки внутри объекта создает фронт плавления, где лазер нагревает материал выше точки плавления, и фронт замерзания, где теплоотдача в окружающую среду охлаждает материал ниже точки замерзания. Большинство материалов уменьшаются в плотности при плавлении и увеличиваются при замерзании, что приводит к потоку материала через жидкую зону от фронта плавления к фронту замерзания”, - поясняют исследователи в своей научной работе.
Хотя в конкретных экспериментах этого исследования нагрев лазером был внешним, исследователи полагают, что внедрение встроенного источника тепла в материал может привести к автоматизированному изменению формы в практических приложениях.
Исследование открывает захватывающие перспективы для будущего технологий: от адаптивных аэродинамических конструкций до динамических сред обитания. И, кто знает, возможно, уже скоро пассажиры самолётов будут летать на борту с крыльями, способными изменять форму прямо в воздухе, словно в фантастическом фильме.
Исследование опубликовано в журнале Advanced Functional Materials.
