Новый метаматериал ведет себя как "кристалл времени

Инженеры из Бирмингемского университета разработали мехатронный метаматериал, который проявляет свойства "кристалла времени".

Что это такое?

Материал состоит из эластичных частей, датчиков, электроники и приводов. Эти компоненты могут влиять друг на друга. Главная особенность — взаимодействие между ними "невзаимное". Это значит, что реакция одного элемента на другой не всегда симметрична.

Когда нарушается принцип взаимности, возникают колебания. Сначала они короткие, потом их длина, период и амплитуда растут. В итоге весь материал начинает колебаться синхронно. Это состояние исследователи называют временным кристаллом. Процесс назвали "укрупнением волн".

Как это работает?

Ученые сначала сделали плоский материал из 37 активных элементов. Когда была достигнута граница стабильности, элементы начали самостоятельно колебаться с частотой около 30 Гц. Постепенно длинные волны стали доминировать, и весь материал начал синхронно колебаться.

Затем они создали эластичное кольцо с 24 моторизованными элементами. Высокочастотные деформации вокруг кольца со временем объединились в крупные структуры, и кольцо перешло в режим медленного коллективного цикла.

Стабильность и применение

Интересно, что случайные внешние воздействия не разрушают этот коллективный порядок, даже если материал увеличивается. Повторяющийся узор очень стабилен.

Исследователи видят будущее в робототехнике. Вместо того чтобы создавать отдельную конструкцию для каждой задачи, можно будет использовать разные режимы одного и того же материала. Это позволит делать простые, но многофункциональные роботы. Цель — робототехника, похожая на биологические системы, где скоординированное поведение возникает из взаимодействий между элементами, а не из центрального управления.

Источник: Время электроники