Представьте стул, который может превратиться в стол, а затем сложиться для хранения. Или роботизированную руку, которая адаптирует свою форму под разные задачи, оставаясь при этом «на связи». Инженеры MIT представили систему, делающую такие трансформации реальностью, благодаря модульным 3D-печатным компонентам, получившим название «бифур-циркуиты». Суть разработки — в особом типе механических метаматериалов. Эти 3D-печатные блоки обладают свойством «механической бифуркации»: при достижении определенного порога силы они резко меняют свое поведение. Соединяя и вращая эти блоки, можно создавать структуры с экспоненциально большим количеством конфигураций по сравнению с традиционными метаматериалами. Но главное — благодаря продуманной интеграции проводящего материала, электрические соединения внутри таких структур сохраняются, независимо от того, как объект сжимается, растягивается или изгибается. Это означает, что устройство может менять форму и при этом оставаться полностью функциональным, без необходимости в дополнительных проводах. Исследователи продемонстрировали потенциал бифур-циркуитов на нескольких примерах. Был создан стул, который не только трансформируется в стол с местом для хранения, но и «чувствует» свою текущую конфигурацию, отправляя соответствующую информацию на электронный дисплей. Другой пример — самонастраивающиеся антенны. Они могут менять форму, чтобы адаптировать свои частотные характеристики к изменяющимся условиям окружающей среды, обходясь без громоздких механических частей. «Метаматериалы позволяют легко производить сложные механические сборки, используя повторяющиеся элементы. Наша работа расширяет это пространство дизайна», — отмечает Марва Алалави, аспирантка, ведущий автор исследования. По ее словам, использование геометрии механических метаматериалов для встраивания «интеллекта» в аппаратное обеспечение открывает множество возможностей. Одной из ключевых технических задач стало внедрение проводящего материала, который был бы достаточно гибким для изгибов, но при этом обеспечивал бы эффективный поток электричества. После решения этой проблемы, прототипы прошли испытания на прочность: их сжимали более 10 000 раз, и электрические соединения не показали деградации. Для упрощения процесса проектирования разработчики также создали интуитивно понятный инструмент для конструирования и симуляции, который генерирует инструкции для 3D-принтера. Помимо адаптивной мебели и антенн, бифур-циркуиты могут найти применение в интерактивных реабилитационных инструментах, роботизированных захватах для мягкой робототехники или даже в переконфигурируемых убежищах. Возможность создавать сложные, меняющие форму устройства, которые при этом остаются электрически связанными, — это шаг к более адаптивным и интуитивно понятным технологиям.