Ученые из Университета Райса представили материал будущего — мягкий, гибкий, но при этом удивительно прочный метаматериал, которым можно управлять дистанционно, изменяя его форму и размер. Работа, опубликованная в журнале Science Advances и открывает новые горизонты для медицины: от безопасных проглатываемых капсул до «умных» имплантатов.
Метаматериалы — это искусственные конструкции, чьи свойства зависят не только от химии, но и от геометрии. Их сила — в форме и расположении мельчайших элементов. Новый образец сочетает то, что прежде считалось несовместимым: мягкость и устойчивость. Он выдерживает нагрузки, превышающие собственный вес более чем в десять раз, сохраняет прочность при высоких температурах и в кислой среде и сохраняет форму без постоянного воздействия.
Исследователи запрограммировали в материал мультистабильность — способность существовать в нескольких устойчивых состояниях. Секрет кроется в микроархитектуре из трапециевидных сегментов и наклонных балок, созданных с помощью 3D-печати. Такая конструкция позволяет «щелчком» переключаться между разными конфигурациями, а нужное состояние остается стабильным даже после снятия магнитного поля.
Из этих крошечных «кирпичиков» можно собирать трехмерные конструкции, которые не только меняют форму, но и совершают сложные движения, например, волнообразное сжатие для перемещения жидкостей. Это особенно важно для медицины: мягкий материал снижает риск повреждений и воспалений, которые часто вызывают жесткие имплантаты. В испытаниях он сохранял свойства даже после длительного воздействия кислот, имитирующих агрессивную среду желудка.
Такой материал позволит создавать устройства, которые можно будет точно настраивать внутри тела пациента и доставлять лекарства в нужное место или управлять процессами лечения без хирургического вмешательства.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что ученые нашли способ снизить отторжение имплантатов организмом.
