Новый метаматериал может отклонять упругие волны и защищать здания при землетрясении
Энергия землетрясений в основном — это упругие волны, распространяющиеся по поверхности. Здания «подпрыгивают» на такой волне, падают и разрушаются. Но ученые нашли способ перенаправить такие волны в безопасном направлении и сохранить здания.
Повседневная жизнь включает в себя три измерения (3D) — по осям X, Y и Z, или вверх и вниз, влево и вправо, вперед и назад. Однако в последние годы ученые, такие как Гуолян Хуанг, заведующий кафедрой инженерии Губера и Хелен Крофт в Университете Миссури, исследовали «четвертое измерение» (4D), своего рода расширение нашей текущей физической реальности.
Хуанг и группа ученых создали новый синтетический метаматериал с возможностями 4D, включая способность управлять энергетическими волнами на поверхности твердого материала. Эти волны имеют фундаментальное значение для распространения колебаний вдоль поверхности твердых тел.
Несмотря на то, что на данном этапе открытие команды является лишь строительным блоком, который другие ученые могут использовать и адаптировать по мере необходимости, материал имеет потенциал для применения в гражданском строительстве.
«Традиционные материалы ограничены только тремя измерениями с осями X, Y и Z», — говорит Хуанг. «Но теперь мы создаем материалы в синтетическом измерении, или 4D, что позволяет нам манипулировать траекторией энергетической волны, направляя ее именно туда, куда мы хотим».
Защита от землетрясений
Это открытие может привести к прогрессу в защите от землетрясений.
«Большая часть энергии землетрясения — 90 % — происходит вдоль поверхности Земли», — говорит Хуанг. — «Поэтому, если покрыть этим материалом структуру, напоминающую подушку, и поместить ее на поверхность Земли под зданием, это поможет спасти здание от разрушения».
Фактически, новый метаматериал может направить упругую волну, распространяющуюся вдоль поверхности земли во время землетрясения, в обход зданий и тем самым предохранить их от колебаний.