Een materiaal dat indeukt aan de zijkanten, wanneer je de boven- en onderkant induwt. Het lijkt onmogelijk, maar wetenschappers hebben dit zogenaamde metamateriaal echt gemaakt. Hoe hebben ze dat voor elkaar gekregen?
De structuur van metamaterialen
Metamaterialen zijn bijzondere materialen die vaak verrassende eigenschappen hebben, anders dan je zou verwachten. Deze eigenschappen komen niet door het soort materiaal, maar door de geometrische structuur waarmee het materiaal is opgebouwd, bijvoorbeeld een patroon van gaten. Wetenschappers maken deze gekke materialen in het lab, en hun eigenschappen blijken verassend handig te zijn voor allerlei toepassingen. Er is dan ook steeds meer onderzoek naar en dat levert steeds vreemdere eigenschappen op.
Schokdempers
Een voorbeeld van een toepassing hiervoor is schokdempers voor auto’s. Traditionele schokdempers zijn gemaakt van hele sterke metalen platen of cilinders. Wanneer deze schokdempers zijn gekreukt, verliezen ze hun stijfheid en sterkte en kunnen ze niet meer worden gebruikt. Metamaterialen maken het mogelijk om twee eigenschappen te combineren: stijfheid en het kunnen dragen van voldoende gewicht, en soepelheid of buigzaamheid. De nieuw ontworpen schokdempers verbuigen laag voor laag wanneer er kracht op wordt uitgeoefend. De schokdempers kunnen ook meerdere keren worden gebruikt – totdat alle lagen zijn gebruikt – en kunnen zelfs weer worden uitgerekt voor een tweede levenscyclus.
Een aantal onderzoeksvragen kunnen zijn:
- Wat zijn metamaterialen en hoe verschillen ze van gewone materialen?
- Hoe bepaalt de geometrische structuur van een metamateriaal zijn eigenschappen?
- Welke andere toepassingen, naast schokdempers, kunnen profiteren van metamaterialen met unieke eigenschappen?
- Welke uitdagingen komen wetenschappers tegen bij het ontwerpen en fabriceren van metamaterialen?