Metamateriaalit ovat synteettisi\u00e4 rakenteita, joilla on ep\u00e4tavallisia ominaisuuksia, joita ei tyypillisesti l\u00f6ydy luonnonmateriaaleista. Pelk\u00e4st\u00e4\u00e4n kemiallisen koostumuksen sijaan n\u00e4iden materiaalien tehokas k\u00e4ytt\u00e4ytyminen m\u00e4\u00e4r\u00e4ytyy ensisijaisesti fyysisen rakenteen eli niiden rakennuspalikoiden erityisen muodon, j\u00e4rjestelyn ja mittakaavan perusteella.<\/p>\n
Kongin ja Ricen tiimin suunnittelema uusi metamateriaali omaa ainutlaatuisen yhdistelm\u00e4n vakautta ja muodonmuutosta, jota tutkijoiden mukaan ei ole koskaan aiemmin saavutettu n\u00e4in pehmeiss\u00e4 rakenteissa. T\u00e4m\u00e4 metamateriaali on my\u00f6s huomattavan vahva \u2013 se kest\u00e4\u00e4 yli 10 kertaa oman painonsa suuruisia puristuskuormia ja s\u00e4ilytt\u00e4\u00e4 suorituskykyns\u00e4 fysiologisia olosuhteita reilusti ylitt\u00e4viss\u00e4 l\u00e4mp\u00f6tiloissa sek\u00e4 ankarissa kemiallisissa ymp\u00e4rist\u00f6iss\u00e4.<\/p>\n
\u201dOhjelmoimme pehme\u00e4\u00e4n rakenteeseen monistabiilisuuden eli kyvyn esiinty\u00e4 useissa stabiileissa tiloissa sis\u00e4llytt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 siihen geometrisia ominaisuuksia, kuten puolisuunnikkaan muotoisia tukisegmenttej\u00e4 ja vahvistettuja palkkeja\u201d, sanoi Ricen yliopiston konetekniikan apulaisprofessori Kong.\u00a0George R. Brownin tekniikan ja tietojenk\u00e4sittelyn tiedekunta<\/a>”N\u00e4m\u00e4 elementit luovat energiaesteen, joka lukitsee rakenteen uuteen muotoonsa my\u00f6s ulkoisen k\u00e4ytt\u00f6voiman poistamisen j\u00e4lkeen.”<\/p>\n Kongin ja h\u00e4nen Ricen yliopiston tiimins\u00e4 suunnittelemaa uutta metamateriaalia voidaan ohjata et\u00e4n\u00e4, jolloin sen kokoa ja muotoa voidaan muuttaa nopeasti. Kuva: Jorge Vidal\/Rice University<\/p>\n Metamateriaalin pehme\u00e4 arkkitehtuuri auttaa ratkaisemaan kriittisi\u00e4 l\u00e4\u00e4ketieteellisen turvallisuuden huolenaiheita, kuten mahahaavoja, pistovammoja ja tulehduksia, joita voi esiinty\u00e4 j\u00e4ykist\u00e4 komponenteista valmistetuista implantoitavista ja nielt\u00e4vist\u00e4 laitteista.<\/p>\n Kong ja h\u00e4nen tiimins\u00e4 k\u00e4yttiv\u00e4t 3D-tulostusta luodakseen muotteja, jotka muodostavat toisiinsa yhteydess\u00e4 olevia mikroarkkitehtuureja kallistetuista palkeista ja tukisegmenteist\u00e4. T\u00e4m\u00e4 rakenne mahdollistaa nopean vaihtamisen avoimen (pois p\u00e4\u00e4lt\u00e4) ja suljetun (p\u00e4\u00e4ll\u00e4) tilan v\u00e4lill\u00e4, ja muuttunut kokoonpano s\u00e4ilyy my\u00f6s magneettikent\u00e4n poistamisen j\u00e4lkeen. Yhdist\u00e4m\u00e4ll\u00e4 monia t\u00e4llaisia \u200b\u200byksikk\u00f6soluja ”rakennuspalikoiksi” ne muodostavat 3D-rakenteen, joka voi paitsi muuttaa muotoaan my\u00f6s tuottaa monimutkaisia \u200b\u200bperistalttisia liikkeit\u00e4 nesteiden liikuttamiseksi tai toimittamiseksi hallitusti magneettikent\u00e4n vaikutuksesta.<\/p>\n Merkitt\u00e4v\u00e4\u00e4 on, ett\u00e4 materiaali toimi edelleen luotettavasti jopa pitk\u00e4aikaisen mekaanisen rasituksen ja happaman korroosion j\u00e4lkeen, jotka j\u00e4ljittelev\u00e4t ihmisen mahalaukun ankaria olosuhteita.<\/p>\n Vasemmalta oikealle Jian Teng, Yong Lin Kong ja Brian Elder. Kuvan l\u00e4hde: Jorge Vidal\/Rice University<\/p>\n \u201dMetamateriaali mahdollistaa laitteiden koon ja muodon et\u00e4ohjauksen kehon sis\u00e4ll\u00e4. T\u00e4m\u00e4 voi mahdollistaa ihmishenki\u00e4 pelastavia ominaisuuksia, kuten laitteen sijainnin tarkan hallinnan, l\u00e4\u00e4kkeiden toimittamisen tarvittaessa tai kohdennettujen mekaanisten voimien kohdistamisen syv\u00e4lle kehon sis\u00e4\u00e4n\u201d, Kong sanoi. \u201dHy\u00f6dynn\u00e4mme nyt t\u00e4t\u00e4 metamateriaalia kehitt\u00e4\u00e4ksemme nielt\u00e4vi\u00e4 j\u00e4rjestelmi\u00e4, jotka saattavat jonain p\u00e4iv\u00e4n\u00e4 hoitaa ihmisten lihavuutta tai parantaa merinis\u00e4kk\u00e4iden terveytt\u00e4, ja teemme yhteisty\u00f6t\u00e4 Texas Medical Centerin kirurgien kanssa suunnitellaksemme langattomia fluidiohjausj\u00e4rjestelmi\u00e4 vastaamaan t\u00e4ytt\u00e4m\u00e4tt\u00f6miin kliinisiin tarpeisiin.\u201d<\/p>\n