当我们在海滩上散步时，我们在沙滩上行走没有任何困难。沙子看起来很坚硬，很难压缩。当我们将相同的沙粒放入沙漏中时，它们的行为非常不同：沙子像液体一样流动。
沙子等颗粒材料具有许多有趣的特性。在实验室制造的颗粒材料中，科学家迄今为止已经能够微调其“液体”流动特性，但“固体”压缩特性仍然相当强大。
来自阿姆斯特丹大学和智利圣地亚哥的研究人员现已成功设计出新型颗粒材料，该材料也可以轻松压缩，这一结果在减震等应用中可能具有巨大潜力。
人们可以在日本海岸找到它们：四足动物，巨大的四足混凝土块，可以防止海岸结构受到侵蚀。这些四足体一起形成了一种粒状超材料：一种像沙子一样的粒状材料，但由人类设计和制造。四足动物拥有其形状是有充分理由的。延长的腿使得一堆这些块很难流动。与普通巨石相反，它们留在原来的位置，因此它们做了它们打算做的事情：防止海岸线发生变化。
四足体的例子表明，制造几乎不可压缩且流动性比沙子差得多的颗粒系统相对容易。另一方面，事实证明，创造一种易于压缩且比沙子流动性更好的材料非常困难。
由于来自阿姆斯特丹和圣地亚哥的研究人员本周在《美国国家科学院院刊》上发表的研究成果，这种情况现在已经发生了变化——开辟了非常有趣的机会。
该出版物的第一作者DaanHaver解释说：“在超材料领域，我们构建材料的几何形状，使材料具有所需的响应。例如，我们通常期望弹性带在以下情况下变得更薄：我们拉伸它。
“在之前的工作中，研究人员已经展示了纯粹基于材料的几何形状，使材料在拉伸时而不是在压缩时变得更薄的方法。这个例子表明，调整材料的性能是可能的。我们想知道是否可以我们还可以利用这个想法来调整颗粒材料。”
在实验室中，研究人员制造了当存在外部压力时会径向收缩的颗粒。这意味着当这些颗粒的堆积被压缩时，颗粒之间的自由空间量保持大致相同，因此颗粒的流动行为仍然类似于液体的流动行为。
哈弗表示，“介质内部的力保持较低。因此，填料不仅具有很强的可压缩性，而且可以更好地流动。我们将颗粒放入漏斗中。通常情况下，颗粒会形成阻碍弧。但是，当颗粒收缩时就开口尺寸而言，颗粒最终会流动。
“人们一直认为颗粒材料难以压缩，并且颗粒的变化会恶化流动特性。通过我们的新颗粒，我们开辟了一个方向，我们可以创建完全不同的填料，这些填料易于压缩且仍然易于流动”。
减震
新结果在减震方面具有巨大潜力。研究人员表明，当金属盘放入新谷物包装中时，其速度会在很长一段时间内减慢并且几乎不会反弹。因此，圆盘运动的能量可以更一致、更均匀地传递到填料上。
哈弗说：“想象一下，如果有人在速度滑冰比赛中摔倒，而不是使用金属圆盘。如果在垫子内使用新颗粒，那么滑冰者撞到墙壁时受到的影响就会很小。作为一个很大的好处，这个人会不会被弹回到赛道上，从而使每个参与者的情况都更加安全。”