Materialen zijn normaal gesproken ofwel stijf, ofwel dempend. Stijve materialen kunnen geen schokken of vibraties absorberen en dempende materialen kunnen dat juist wel. Maar onderzoekers van de Universiteit van Amsterdam ontwierpen een metamateriaal dat beide eigenschappen combineert: een lichtgewicht staalstructuur die vibraties absorbeert. Ze publiceerden hun resultaten in Advanced Materials. 

De truc is om materialen te gebruiken die doorbuigen, zoals dunne metalen platen. ‘Een structuur die doorbuigt is heel stijf voordat hij buigt, maar kan tijdens het buigen veel energie absorberen’, zegt co-auteur Corentin Coulais. ‘Onze structuur kan honderd keer meer energie afvoeren dan gewoon staal.’ Volgens Coulais is hun methode in principe bruikbaar voor elk materiaal, maar heb je in de praktijk een materiaal nodig dat niet vermoeid raakt of plastisch deformeert als het onder spanning staat. In hun constructie is dat roestvast staal. 

‘Het metamateriaal opbouwen uit staal was het lastigste’, zegt Coulais. Om hun creatie te testen maakten ze hem vast op een elektromechanisch schudapparaat en plaatsten ze er een massa bovenop. Met twee versnellingsmeters, één aan de onderkant en een andere aan de bovenkant van de structuur, en een hogesnelheidscamera aan de voorkant, konden ze aantonen dat hun materiaal stijf is én vibraties absorbeert. De onderzoekers verwachten dat hun materiaal tal van toepassingen zal hebben in bijvoorbeeld voertuigen en lucht- en ruimtevaarttechniek. 

Dykstra et al. (2023) Adv. Mat. https://doi.org/10.1002/adma.202301747 (Open Access)