Quando un materiale è fatto, in genere non è possibile modificare se quel materiale è duro o morbido. Ma un gruppo di ricercatori dell'Università del Michigan ha sviluppato un nuovo modo di progettare un "metamateriale" che consente al materiale di passare da duro a morbido senza danneggiare o alterare il materiale stesso.

I metamateriali sono materiali artificiali che ottengono le loro proprietà, in questo caso, se un materiale è duro o morbido, dal modo in cui il materiale è costruito piuttosto che dal materiale che lo costruisce. Ciò consente ai ricercatori di manipolare la struttura di un metamateriale per far sì che il materiale mostri una certa proprietà.

Nello studio del gruppo, pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura , i ricercatori dell'UM hanno scoperto un modo per comporre un metamateriale che può essere facilmente manipolato per aumentare la rigidità della sua superficie di ordini di grandezza, la differenza tra gomma e acciaio.

Poiché queste proprietà sono "topologicamente protette, " significa che le proprietà del materiale derivano dalla sua struttura totale, sono facilmente mantenuti anche se il materiale si sposta ripetutamente tra i suoi stati duro e morbido.

"L'aspetto nuovo di questo metamateriale è che la sua superficie può cambiare da dura a morbida, " ha detto Xiaoming Mao, assistente professore di fisica. "Generalmente, è difficile cambiare la rigidità di un materiale tradizionale. È duro o morbido dopo che il materiale è stato realizzato."

Per esempio, un'otturazione dentale non può essere modificata dopo che il dentista ha fissato l'otturazione senza causare stress, sia perforando che molando, al ripieno originale. Una corda di chitarra non può essere tesa senza sollecitare la corda stessa, secondo Mao.

Mao dice che il modo in cui un oggetto entra in contatto con il bordo del metamateriale cambia la geometria della struttura del materiale, e quindi come il materiale risponde alle sollecitazioni al bordo. Ma la protezione topologica del metamateriale consente all'interno del metamateriale di rimanere senza danni.

Il materiale potrebbe un giorno essere utilizzato per costruire automobili o sistemi di lancio di razzi. Nelle auto, il materiale potrebbe aiutare ad assorbire gli impatti di un incidente.

"Quando guidi una macchina, vuoi che l'auto sia rigida e sostenga un carico, " disse Mao. "Durante una collisione, vuoi che i componenti diventino più morbidi per assorbire l'energia dalla collisione e proteggere il passeggero in macchina."

I ricercatori suggeriscono anche che il materiale potrebbe essere utilizzato per realizzare pneumatici per biciclette che potrebbero autoregolarsi per guidare più facilmente su superfici morbide come la sabbia, o per rendere resistente ai danni, razzi riutilizzabili.