Kancelářské sponky akci. Kredit: CU Boulder.

Materiáloví vědci nepřestávají udivovat svými šílenými nápady. Francois Barthelat, vedoucí laborky Laboratory for Advanced Materials & Bioinspiration na University of Colorado at Boulder, se nedávno s kolegy pustil do materiálů složených z navzájem hustě propletených částic. Jako jsou třeba kancelářské sponky. Je až neuvěřitelné, jaké mají tyhle materiály vlastnosti a jak široce by se mohly uplatnit.

Pevně stlačená kupa kancelářských sponek může být překvapivě pevná. Když se ji pokusíte roztrhnout, propletené kovové částice odolávají jako pevný objekt. Ale při správném pohybu nebo vibracích se tentýž chuchvalec může rychle rozpadnout na jednotlivé částice.

Francois Barthelat. Kredit: na University of Colorado at Boulder.

Barthelat s týmem odborníků zkoumá, jak by tahle unikátní kombinace pevnosti a ohebnosti mohla inspirovat novou třídu materiálů postavených na propletených částicích. Jednoho dne by materiály založené na tomhle principu mohly tvořit konstrukce, které budou pevné, přizpůsobivé a dokonce recyklovatelné.

Badatelé se soustředili na fenomén propletení nebo jak říkají s fyzikální příchutí „entanglement,“ když je větší počet částic navzájem propojených do sebe. Vlastně to není nic nového. Příroda je plná příkladů, kdy se různé menší objekty proplétají do sebe a vznikají pevné struktury, od ptačích hnízd až minerály a bílkoviny ve struktuře kostí.

Barthelat a spol. si nejdřív spustili Monte Carlo simulace, aby našli optimální geometrii částic. Dospěli k částicím hodně podobným kancelářským sponkám, které pak testovali v experimentech. Zjistili například že výsledné propletené materiály mají slušnou pevnost v tahu a současně průrazuvzdornost, což je docela unikátní kombinace.

Logo. Kredit: na University of Colorado at Boulder.

Další unikátní vlastností „klubka sponek“ je schopnost se rychle propojit… a pak se zase rychle rozpadnout. Badatelé dokázali použitím různých vibrací měnit úroveň propojení sponek. Například lehká vibrace mohla vést k propojení a zpevnění částic, zatímco silnější vibrace mohla způsobit jejich úplné rozpletení.

Jak říká Barthelat, je to zvláštní materiál. Očividně to není kapalina. Současně to ale taky tak úplně není pevná látka. Je to pozoruhodná věc, která nabízí zajímavé inženýrské možnosti. Lze si třeba představit hejna malých robotů, kteří budou tento trik využívat a v případě potřeby se propojí nebo naopak rozpojí. Nezbývá než se těšit.

Video: Pickup test using staples to demonstrate particle entanglement

Literatura

IMechE 20. 4. 2026.

Journal of Applied Physics 139: 145104.