Batmanův plášť, který se v případě potřeby mění na tuhé křídlo, by nemusel být jen komiksovou fikcí díky nově vyvíjenému materiálu, jenž je schopen okamžitě změnit svou strukturu z flexibilní na tuhou a naopak.
Inženýři z California Institute of Technology a Jet Propulsion Laboratory (JPL) vyvinuli materiál, který se pod tlakem dokáže přeměnit z poddajného stavu podobného tkaninám na konkrétní pevné tvary. Mohl by se uplatnit například jako oblek měnící se z pohodlného oděvu na exoskeleton (vnější skelet chránící například hmyz nebo i některé větší živočichy, jako třeba v případě krunýře želvy) nebo jako adaptivní „sádra“, schopná fixovat zlomeninu a zároveň reagovat na potřeby změn v průběhu hojení (například na otoky). Jinou možností využití by mohl být můstek, který by se dal převážet ve srolovaném stavu a až na místě upotřebení rozvinout a zpevnit.
„Chtěli jsme vyrobit materiály, které dokážou změnit tuhost na vyžádání,“ říká Chiara Daraiová, profesorka strojního inženýrství a aplikované fyziky na Caltechu a vedoucí týmu pracujícího na vývoji popisovaného materiálu. „Rádi bychom vytvořili látku, kterou bude možné kontrolovaně měnit z měkké poddajné struktury na tuhou a nosnou.“
Daraiová přitom upozorňuje na to, že materiály, které podobným způsobem mění vlastnosti, již existují. Podobně se chová například káva ve vakuově uzavřeném sáčku. „Když je ještě zabalená, je pevná, což je proces, kterému říkáme jamming (zasekávání). Jakmile však balíček otevřete, mění se mletá káva na sypký materiál,“ říká.
Jednotlivé částice mleté kávy, ale i třeba částice písku mají složité tvary, které neomezují jejich sypkost, při stlačení však znemožní jejich další pohyb. Materiály tvořené ze spojených „prstenů“ se však mohou zasekávat nejenom, pokud jsou tlačeny k sobě, ale i v případě tahu. „To je klíčové,“ říká Daraiová. „Testovali jsme několik částic, abychom zjistili, které nabízejí flexibilitu a nastavitelnou tuhost, a ty, které se zasekávají pouze pod jedním typem napětí, mají obvykle omezený výkon.“
Aby vědci prozkoumali, jaké materiály by nejlépe fungovaly, navrhla Daraiová spolu s bývalým postdoktorandem Caltechu Yifanem Wangem a bývalým absolventem Caltechu Liuchim Lim řadu konfigurací spojených částic od spojování prstenců přes „kostky“ po osmistěny připomínající dvě pyramidy spojené základnou. Materiály byly vytištěny 3D technologií z polymerů i z kovů za pomoci Douglase Hofmanna, hlavního vědce JPL, který na Caltechu pracuje pro NASA. Tyto konfigurace byly poté simulovány v počítači s modelem ze skupiny Josého E. Andradeho, profesora stavebního a strojního inženýrství a rezidentního experta Caltechu na modelování granulovaných materiálů.
Inženýři použili vnější napětí, stlačování látek pomocí vakuových komor nebo shazování závaží, aby prověřili i schopnosti „zasekávání“ materiálu. V jednom experimentu byla vakuově uzamčená tkanina řetězových vazeb schopna unést zátěž 1,5 kg, tedy více než 50násobek vlastní hmotnosti tkanin. Tkaniny, které vykazovaly největší rozdíly v mechanických vlastnostech (od pružných po tuhé), byly látky s nadprůměrným počtem kontaktů mezi částicemi, jako například spojené prstence a čtverce připomínající středověké řetězy.