De onderzoekers van Tata Steel en het ‘Institute of Physics’ van de UvA toonden de superieure schokabsorptie van hun metamateriaal-ontwerpen aan met veel crashtests. Hiervoor werd de industriële valtoren met drie verdiepingen van Tata Steel ingezet. Tata Steel Nederland-onderzoeker dr. ir. Bernard Ennis: “We kunnen nu met zekerheid stellen dat de door ons ontwikkelde nieuwe metamaterialen fungeren als unieke schokdemper. De volgende stap is om met een AI model de belasting meer uit te spreiden. Daarmee kunnen we bijvoorbeeld de behuizing van auto- accu’s zo fabriceren dat de accu bij een botsing onbeschadigd blijft omdat de krachten worden weggeleid van de accu. Maar dit is pas het begin. Met de inzet van deze nieuw ontwikkelde metamaterialen zijn veel levensreddende toepassingen mogelijk, denk aan de inzet ervan voor vangrails of het aardbevingsbestendig maken van gebouwen.”

Wat zijn metamaterialen?

Metamaterialen zijn materialen waarvan de structuur is veranderd waardoor ze andere materiaaleigenschappen krijgen dan ze van nature hebben. Neem als voorbeeld staal, staal is doorgaans stijf of flexibel. Door de structuur van staal te veranderen, krijgt het andere staaleigenschappen en kan de flexibiliteit naar wens worden beïnvloed. Het staal wordt als het ware ‘slim, intelligent’. De onderzoekers van Tata Steel Nederland en de Universiteit van Amsterdam hebben samen een nieuw metamateriaal ontwikkeld dat efficiënt en herhaaldelijk schokken kan opvangen. Bovendien kan dit metamateriaal meer kracht opvangen met een kleiner volume, waardoor het lichter en dus duurzamer is.

Nieuwe startup: ‘Metamaterial Works’

Het onderzoek gaat in startup ‘Metamaterial Works’ verder met de doorontwikkeling van de nieuwe, gepatenteerde techniek. Bernard Ennis wordt CEO van deze startup welke als doel heeft om de opgedane kennis in voor veel meer hightech toepassingen door te ontwikkelen. Mede onderzoeker en -oprichter Wenfeng Liu hierover: “Toekomstige toepassingen variëren van auto’s en lucht- en ruimtevaartuigen op de grootteschaal van meters, tot microscopen en nanolithografie op de schaal van micrometers.”    

Publicatie in Nature 

De onderzoeksresultaten zijn ondertussen gepubliceerd in het toonaangevende wetenschappelijk magazine ‘Nature’. 

Wenfeng Liu, Shahram Janbaz, David Dykstra, Bernard Ennis en Corentin Coulais,  Harnessing plasticity in sequential metamaterials for ideal shock absorption. Nature 634, 842–847 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08037-0