Резина и металл обычно находятся на противоположных концах спектра жесткости. Однако материал, разработанный в Университете штата Айова, который представляет собой комбинацию металла и резины, может меняться от гибкости к жесткости при изгибе, скручивании или сжатии. При разработке материала команда опиралась на работу в режиме «переохлаждения». Это метод, который позволяет металлу оставаться в жидком состоянии, когда температура намного ниже, чем металл обычно затвердевает.
Некоторые исследователи штата Айова ранее проводили исследования на материале, который является тепловой альтернативой сварке. В последнем исследовании команда подвергла капли расплавленного металла воздействию кислорода и образовала ржавый слой вокруг него. Это держит металл в жидкой форме. Маленькие пузырьки переохлажденных металлов смешиваются в эластомерный материал. Когда резина изгибается, скручивается или сжимается, пузырьки, встроенные в резину, разбиваются. Жидкий металл в форме пузырьков течет и плавится, это затвердевает, образуя своего рода металлическую сетку внутри резины. В ходе лабораторных испытаний исследователи обнаружили, что материал может отверждаться до 300% и выдерживать до 50 раз больше собственного веса.
Майкл Барлетт, соавтор исследования, сказал: «Устройство с этим материалом может изгибаться до определенной степени нагрузки. Но если вы продолжите это подчеркивать, эластомер затвердеет и остановит или уменьшит эти силы ». Эта техника работает только в одном направлении. Как только материал становится металлическим и твердым, возврат к резиновому состоянию невозможен. Другие вызванные напряжением материалы, изменяющие жесткость, не являются такими же постоянными. Например, материал, разработанный в Мичиганском университете, в котором использовалась уникальная геометрия поверхности стойки и шарнира.
Жесткость не может быть обратимой, однако этот материал все еще будет иметь много применений. Исследователи говорят, что его можно использовать для защиты жизненно важных датчиков или компонентов от мягких роботов и портативных технологий. Он также может быть использован для поддержки деликатных тканей в биологических целях. Чтобы убедиться, что резина внезапно не превратится в металл, исследователи говорят, что материал можно модифицировать, чтобы выдержать определенное напряжение. Он затвердевает только тогда, когда этот уровень стресса пересекается. Это можно сделать, изменив металл внутри материала. В настоящее время они используют частицы висмута, индия и олова из сплавов различных размеров для изменения мягкого материала вокруг них.
