Wykorzystanie struktur plastra miodu w materiałach inteligentnych
Materiały warstwowe o konstrukcji plastra miodu są powszechnie stosowane w przemyśle stoczniowym i lotniczym, a także w osłonach elektromagnetycznych. Celem projektu "Chiralne inteligentne plastry miodu" (Chismacomb) było stworzenie komponentów warstwowych o różnych złożonych kształtach, wyposażonych w funkcje monitorowania diagnostycznego. Ambitny program obejmował także opracowanie charakterystyki zgodności elektromagnetycznej w zakresie pochłaniania mikrofal. Kluczem do tej niezwykłej technologii jest chiralny plaster miodu. Nowe materiały mają tzw. ujemny współczynnik Poissona i, na przykład, w przeciwieństwie do normalnych materiałów, rozszerzają się poprzecznie przy rozciąganiu. Podstawowa struktura plastra miodu może zatem mieścić różne komponenty, pozwalając uzyskać materiały nadające się do wielofunkcyjnych lub wyspecjalizowanych zastosowań. Wykorzystując tę właściwość, naukowcy biorący udział w projekcie Chismacomb stworzyli modele plastra miodu o trzech, czterech i sześciu łączących się elementach. Symulacje tych trzech kombinacji poddanych naciskowi z różnych kierunków pozwoliły na pogrubienie materiału, a blokujące się wzajemnie struktury przełożyły się na jego dużą sztywność. Po zwiększeniu zewnętrznego nacisku materiały rozszerzają się, a po jego zmniejszeniu – kurczą. Przeprowadzono analizę materiałów w różnych konfiguracjach i analizę zoptymalizowanego rdzenia chiralnego pod kątem ich właściwości mechanicznych i dielektrycznych (właściwości pola elektrycznego). Zakrzywiona płyta warstwowa okazała się mocniejsza i mniej podatna na naprężenia i spotykane w samolotach wygięcia niż dostępne dotychczas materiały. Wbudowanie cyrkonianu-tytanianu ołowiu (PZT), materiału elektroceramicznego, dla celów specjalnie zaprojektowanych czujników, pozwala uzyskać funkcję diagnostycznego monitorowania struktury plastra miodu. Struktury warstwowe o konstrukcji plastra miodu będą w stanie przystosowywać swój kształt do aktualnego nacisku i formy, dając pasażerom optymalny komfort. Oprócz tego zaawansowana ergonomia właściwa dla tego materiału pozwoli na zwiększenie bezpieczeństwa w poruszających się pojazdach. Zastosowanie technologii Chismacomb rozszerza i tak ogromny potencjał materiałów warstwowych o konstrukcji plastra miodu. Specjalne czujniki umożliwiają materiałowi monitorowanie własnej wytrzymałości i stabilności, zwiększając bezpieczeństwo chociażby pasażerów statków i samolotów. Jeśli chodzi o poprawę bezpieczeństwa i zmniejszenie zagrożeń zdrowotnych, pochłanianie mikrofal określonego zakresu daje szansę na zredukowanie powszechnie występujących zanieczyszczeń elektromagnetycznych, których źródłem są przekaźniki, anteny i napowietrzne linie energetyczne.
