Инженеры придумали, как повторить этот принцип: они создали синтетический материал, где каждый слой запрограммирован реагировать на нагрузку, работая в команде.

Такие разработки могут улучшить амортизацию в медицинских повязках, автомобильных бамперах и других системах, где важно смягчать удары разной силы.

Раньше ученые копировали структуру природных материалов — костей, перьев, древесины — чтобы воспроизвести их реакцию на механическое воздействие.

Но команда профессора Шелли Чжан из Университета Иллинойса и Оле Сигмунда из Технического университета Дании пошла дальше. Они разработали метод создания многослойных материалов, которые не просто имитируют природу, а программируются на микроуровне для точного контроля реакции на нагрузку.

Результаты опубликованы в издании Science Advances.

Мы обсуждали с коллегами, что даже самые продвинутые материалы имеют пределы прочности, — говорит Чжан. — Тогда мы задумались: а что, если заставить слои работать вместе, как в панцирях моллюсков? Например, это помогло бы сделать бамперы машин более устойчивыми к ударам.

Исследователи создали материал, где каждый слой обладает уникальными свойствами, но при этом все они взаимодействуют, усиливая общую прочность.

Наш подход дает больше возможностей, чем обычные методы, — объясняет Чжан. — Мы оптимизировали не только слои, но и связи между ними, что расширяет потенциал материала.

При испытаниях выяснилось, что поведение реального образца немного отличается от расчетного.

Так всегда бывает, — говорит Чжан. — Но мы научились использовать эти отклонения, чтобы программировать реакцию материала на микроуровне. Это как скрытый код, который можно расшифровать и улучшить конструкцию.

Сейчас технология требует доработки, но уже ясно: когда материалы работают сообща, они становятся гораздо эффективнее. «То же и с людьми, — улыбается Чжан. — Вместе мы достигаем большего».

Этот прорыв выходит за рамки лаборатории. Представьте:

• Медицина — умные повязки, которые подстраиваются под нагрузку, защищая раны.
• Транспорт — бамперы, поглощающие удар без деформации.
• Робототехника — мягкие экзоскелеты, адаптирующиеся к движениям.

Главное преимущество — программируемость. Материал можно «настроить» под конкретные задачи, а не просто скопировать природный аналог.

Однако пока технология сложна в массовом производстве. Микроскопические связи между слоями требуют ювелирной точности, а любая ошибка ведет к потере свойств. Кроме того, стоимость таких материалов пока высока — вряд ли их скоро поставят на конвейер.

Ранее ученые предложили заменить пену в шлемах на материал на древесной основе. Речь не о пробке.