4D-materiale går fra blødt til hårdt på et splitsekund

Ved hjælp af magneter, jernkorn og olie kan et nyt 4D-print blive hårdt på et splitsekund. Forskerne håber, at materialet i fremtiden kan bruges til alt fra knæbeskyttere til styrthjelme.

Ved hjælp af magneter, jernkorn og olie kan et nyt 4D-print blive hårdt på et splitsekund. Forskerne håber, at materialet i fremtiden kan bruges til alt fra knæbeskyttere til styrthjelme.

Julie Mancini/LLNL

Forskere fra Lawrence Livermore National Laboratory i USA har opfundet et materiale, som er blødt og føjeligt og kan presses sammen på alle ledder og kanter, men som kan blive stift og hårdt på et splitsekund.

Materialet består af en struktur af plastrør, som er fyldt med mikroskopiske jernkorn og olie.

Når materialet kommer i nærheden af et magnetisk felt, retter jernkornene sig ind efter de magnetiske feltlinjer, så strukturen stivner.

Det nye materiale består af en struktur af plastrør, som fyldes ud med olie og jernkorn. Modellen her er tre centimeter lang.

© Julie Mancini/LLNL

Opfindelsen er et eksempel på 4D-print, hvor materialerne er 3D-printede, men har en ekstra dimension: De kan ændre deres form eller funktion, når de udsættes for bestemte forhold.

Det kan fx være tryk-, temperatur- eller som i dette tilfælde magnetisk påvirkning.

Kan bruges i fremtidens styrthjelme

Materialet fremstilles ved at 3D-printe strukturen af plastrørene. Herefter sprøjtes olien med jernkornene ind, og åbningerne i plaststrukturen lukkes.

Forskerne skabte på den måde forskellige modeller, som de testede i magnetiske felter.

Forsøgene viste, at når strukturerne blev flyttet fra en afstand på 8 cm fra en magnet til 1 cm, blev de 62 procent hårdere.

Fordelen ved det nye materiale er, at hårdheden kan styres meget nøjagtigt ved at variere magnetfeltets styrke. Desuden sker ændringen omgående, hvilket fx ikke er tilfældet med materialer, som styres med temperatur.

Den nye opfindelse kan bruges i kombination med elektromagneter til en lang række formål, fx knæbeskyttere og styrthjelme.