4D-materiaali muuttuu pehmeästä kovaksi silmänräpäyksessä

Magneettien, rautahiukkasten ja öljyn avulla uusi 4D-materiaali voi kovettua ja jäykistyä sekunnin murto-osassa. Tulevaisuudessa materiaalia voidaan käyttää esimerkiksi polvisuojuksissa ja kypärissä.

Julie Mancini/LLNL

Yhdysvaltalainen Lawrence Livermoren kansallinen laboratorio on kehittänyt pehmeän, joustavan materiaalin, joka paitsi puristuu kokoon ja taipuu myös kovettuu ja jäykistyy.

Se koostuu muoviputkirakenteesta, joka sisältää mikroskooppisia rautahiukkasia ja öljyä.

Kun materiaali joutuu tekemisiin magneettikentän kanssa, hiukkaset järjestyvät sen voimaviivojen mukaan ja rakenne jäykistyy.

Uusi materiaali koostuu muoviputkirakenteesta, joka sisältää rautahiukkaspitoista öljyä. Kuvan malli on kolmen senttimetrin pituinen.

© Julie Mancini/LLNL

Keksintö on esimerkki 4D-tulostuksesta: 3D-tulosteisella materiaalilla on lisäulottuvuus, jonka ansiosta vaikkapa muoto tai toiminta muuttuu jonkin tekijän vaikutuksesta.

Tämä voi olla muun muassa paine, lämpötila tai – niin kuin tässä tapauksessa – magneettikenttä.

Aine sopii esimerkiksi suojakypäriin

Materiaalia valmistetaan niin, että 3D-tulostin tuottaa ensin muoviputkirakenteen, johon sitten ruiskutetaan rautahiukkasia sisältävää öljyä.

Lopuksi putket suljetaan. Kun tällä tavalla luotuja erilaisia koekappaleita testattiin magneettikentillä, kävi ilmi, että vaikutettaessa materiaaliin magneettisesti kahdeksan sentin etäisyyden sijasta sentin etäisyydeltä, se koveni 62 prosenttia.

Keksinnön ansiosta on siis mahdollista säätää materiaalin kovuutta tarkasti ja liukuvasti. Muutos tapahtuu myös ilman viivettä toisin kuin käytettäessä esimerkiksi lämpötilan vaihteluun reagoivia materiaaleja.

Uutuusmateriaalia voidaan hyödyntää yhdessä sähkömagneettien kanssa useissa käyttökohteissa, kuten erilaisissa suojavarusteissa polvisuojuksista kypäriin.

Lue myös:

Materiaalit

Magnetismi – Miksi ruostumaton teräs ei ole magneettista?

2 minuuttia
Teknologia

Tulevaisuuden autot näkevät kulman taakse

1 minuuttia
Diamant 15/2015
Materiaalit

Mikä aine on maailman lujinta?

0 minuuttia

Kirjaudu sisään

Virhe: Tarkista sähköpostiosoite
Salasana vaaditaan
NäytäPiilota

Oletko jo tilaaja? Oletko jo lehden tilaaja? Napsauta tästä

Uusi käyttäjä? Näin saat käyttöoikeuden!