создайте профиль
Ученые создали новую конструкцию, играя в резиночку
Исследователи из Гарвардского университета, создавая новые пружины для одного из своих проектов, наткнулись на необычную форму. После этого они воспроизвели ее в своих экспериментах по растягиванию и соединению резиновых шнуров.
Ученые из Гарварда случайно открыли новую конструкцию, которая может оказаться полезной и в механике и в биологии. На фотографии показаны обычная спираль (вверху) и полуспираль со множественными отклонениями (внизу).
Что такое полуспираль?
Результаты новых экспериментов, дополненные математическим моделированием, опубликованы в научном журнале PLOS ONE. Знание о природе новой конструкции позволило ученым смоделировать геометрические особенности новых молекул, которые, как ожидается, найдут применение в наноустройствах (датчиках, резонаторах и поглотителях электромагнитных волн.
Форма, открытая Бертольди и ее коллегами — это полуспираль со множественными «отклонениями». Полуспирали возникают, когда направление вращения меняется несколько раз по всей длине геометрической формы. Благодаря этому возникает эффект хиральности (отсутствия симметрии). Отклонением называется изменение направления вращения.
Как делается полуспираль. Две полосы эластомера разной длины соединяются вместе, причем более короткая растягивается до размеров более длинной. Сила растяжения эластомера обозначена как P. После перекручивания полос, короткую полосу отпускают.
По словам одного из участников проекта, профессора Дэвида Кларка, первоначально исследователи планировали просто сделать спирали для своего эксперимента. Но внезапно выяснилось, что получившаяся форма обладает хиральностью. Ученые были обескуражены.
Цзя Лю, аспирант из группы Бертольди, изучил соотношение сторон эластомеровых полос и обнаружил, что полуспирали образуются, только когда полоса достаточно широка. Дальнейшие исследования подтвердили его догадку. Было выяснено, что спираль становится полуспиралью только при определенном отношении ширины полосы к ее высоте. У других материалов хиральность не возникает — они просто ломаются при таком напряжении.
Как говорит доктор Бертольди, поведение форм из эластомера полностью предопределено, случайности исключаются. Благодаря этому можно создавать пружины с заранее запрограммированными свойствами, которые будут полезны в разных отраслях техники.
Интересно, что значимое для механики открытие произошло случайно. Команда ученых считает, что результаты их работы будут полезны при создании трехмерных форм из плоских деталей.
