Ученые создали материал, который сам подпрыгивает в запрограммированное время — без батареек, компьютеров или внешних сигналов.

Время прыжка и его высоту закладывают прямо в структуру материала.

Результаты опубликованы в издании Proceedings of the National Academy of Sciences.

Есть материалы, которые резко распрямляются, когда с них снимают нагрузку — как пружина, если ее отпустить, — говорит Цзе Инь, руководитель исследования и доцент механики в Университете Северной Каролины. — Но мы хотели сделать структуру, которая прыгает не сразу, а через заданное время. Теперь мы можем запрограммировать прыжок на секунды или даже часы.

Материал назвали «метаоболочкой». Его делают из полиэтилентерефталата (ПЭТ) — того самого, из которого производят бутылки.

Только здесь он сплетен в сложную решетку, напоминающую сферу. Когда на нее давят, она сжимается, как бутон, но не пружинит обратно сразу.

ПЭТ — вязкоупругий материал: он медленно «ползет» к исходной форме, а потом резко выстреливает в воздух. Чем дольше на него давили, тем позже он прыгнет и тем ниже взлетит.

Представьте цветок, который распускается не сразу, а через час, — объясняет Хайтао Цин, ведущий автор работы. — А потом так резко, что подлетает в воздух. Мы можем запрограммировать этот прыжок на срок от трех секунд до 58 часов.

В тестах сфера подпрыгивала в девять раз выше своего размера или всего на половину — все зависело от времени задержки.

Она работала на песке, снегу, воде и даже при –15°C.

Ученые также показали, что внутрь можно положить семена — при прыжке они разлетаются на полтора метра.

Мы вдохновлялись растениями вроде недотроги, которые разбрасывают семена взрывным способом, — говорит Цин.

Сейчас команда ищет, где применить технологию. «Интересуемся биоразлагаемыми версиями и разными сценариями использования, — добавляет Инь. — Готовы к коллаборациям».

Видео с прыгающими сферами — по ссылке.

Польза исследования

• Автономные системы — такие материалы могут работать без электроники, что полезно в агрессивных средах (космос, глубоководные аппараты).
• Доставка грузов — например, семян в труднодоступных местах или лекарств внутри тела.
• Динамические конструкции — мосты, которые «подстраиваются» под нагрузку, или временные укрытия, которые складываются сами.

Главный минус — ограниченная предсказуемость. Вязкоупругость ПЭТ зависит от температуры и влажности. В реальных условиях (например, под дождем или на жаре) время прыжка может сбиться. Нужны тесты в неконтролируемой среде.

Ранее ученые открыли ключевые факторы прочности стекла.