При этом у них возникают новые свойства. Этот класс синтетических материалов специалисты по архитектуре и строительству называют «метаматериалами».
Статью можно прослушать
В природе невозможны: что такое «метаматериалы»
Они превращают здания в звуковые «черные дыры», защищают от землетрясений без толстых колонн и позволяют обойтись без кондиционера в жаркий день.
University of Stuttgart
Содержание
В наши дни наука научилась обычные молекулы выстраивать в новые структуры, в природе не встречающиеся.
Метаматериалы – это история про волны
За счет измененной микроструктуры, эти вещества необычным образом реагируют на волны – акустические или электромагнитные. Например, они могут перенаправить звуковую волну, или под действием звука материал начать генерировать электрический ток, объясняет портал ArchDaily.
Здания с необычными свойствами
У строительных инженеров они вызывают большой энтузиазм, потому что позволяют получить новые, ранее невозможные функции у построек.
Возьмем управление звуком. Сейчас, чтобы не позволить шуму с улицы проникать в помещение, нужны толстые стены. Акустический метаматериал перенаправил бы звуковую волну в землю, как минимум теоретически. А если шумные машины находятся внутри, то с их помощью сооружение можно сделать полностью неслышимым, превратив его в подобие звуковой «черной дыры».
Метаматериалы избирательны к частоте волн. Это позволяет отсечь одну, самую беспокоящую частоту. Инженеры считают, что смогут в недалеком будущем создавать легкие конструкции, устойчивые к землетрясениям, рассчитанные на главную частоту подземных толчков. Как это работает? Здание устанавливается на подушке из такого материала, и волна вибрации отклоняется, обходя сооружение стороной.
Не менее интересны их возможности по управлению электромагнитными волнами. Перенаправляя лучи света, можно залить естественным солнечным светом подземное помещение. Или не позволить тепловому излучению Солнца нагревать стены, уменьшив потребность в кондиционировании помещений.
Эксперименты также показали, что свойства метаматериалов могут зависеть от температуры и нагрузки. Предметы, сделанные из них, смогут менять свойства на ходу или предсказывать, когда износ деталей достигает критического значения, без датчиков и электроники.
А еще такие материалы могут двигаться без шарниров и подвижных частей, открыли в институте Хассо Платтнера. «До сих пор метаматериалы считали материалами – мы же хотим думать о них, как о машинах», – считают в этом научном заведении. В рамках эксперимента исследователи создали дверной замок, состоящий из единственной детали, хотя и очень сложной формы.
Все началось с интереса к оригами
Определенным образом сложенная бумага – это, по сути, метаматериал, потому что у нее появляются механические свойства, которых нет у бумажного листа самого по себе. Как мы раньше писали, первые исследователи этого направления проявляли большой интерес к искусству оригами и киригами, пытаясь понять их свойства и научиться ими управлять.
Из лабораторий на стройплощадки
Открытие новых свойств у знакомых веществ стало возможно лишь в наши дни благодаря компьютерному дизайну, 3D-печати и нанотехнологии.
Мы живем во времена, когда технологии производства таких материалов или механизмов – называйте, как вам нравится – начинает покидать лаборатории и применяться в реальном строительстве. Это, в свою очередь, стимулирует прогресс.
Сложность в том, что приходится проводить много расчетов, чтобы получить именно те свойства, какие вы хотите. Есть шанс, что быстрое развитие искусственного интеллекта разрешит эту проблему. Университет TU Delft одним из первых разработал ИИ-инструментарий, чтобы ускорить создание новых веществ, предсказание их свойств и выбор самой легкой технологии их производства.
Следите за прогрессом – все самое интересное только начинается.