قاد فريق بحثي مشترك بين معهد IMDEA Materials في إسبانيا وجامعة Northwestern Polytechnical University، والأكاديمية الصينية للعلوم، وجامعة بكين، وجامعة Southern University of Science and Technology في الصين، ابتكارًا جديدًا في مجال المواد الفائقة الميكانيكية (mechanical metamaterials). نُشرت الدراسة في مجلة Nature Communications، وقدمت استراتيجية تصميم ثورية تعتمد على "النمو غير المنتظم" (irregular growth strategy)، لتحقيق وظائف التخفي الميكانيكي الثابت والتمويه من خلال هياكل غير منتظمة وفوضوية.
تتحدد خصائص المواد الفائقة الميكانيكية بشكل أساسي بالهندسة التركيبية وليس بتركيب المادة نفسها. اعتمدت التصاميم التقليدية على الهياكل الدورية المنتظمة، بينما تُظهر المواد البيولوجية الطبيعية مثل العظام وأجنحة الحشرات أداءً ميكانيكيًا متميزًا رغم عدم انتظامها. مستوحين من الطبيعة، طوّر الفريق استراتيجية نمو غير منتظم تتيح للفراغات الداخلية داخل المادة أن تتصرف ميكانيكيًا كما لو كانت مواد صلبة، بل وتحاكي الاستجابة الميكانيكية لأشكال أخرى مختلفة.
تمكّن تقنية التخفي الميكانيكي من إخفاء العيوب أو التجاويف الداخلية بحيث لا تُكتشف عند تعرض المادة للأحمال، بينما تتيح وظيفة التمويه للهيكل أن يحاكي الخصائص الميكانيكية لهيكل آخر تمامًا. اعتمد الباحثون قواعد نمو احتمالية لتجميع وحدات أساسية ذات صلابة متغيرة، مما أنتج هياكل "عباءة ميكانيكية" (mechanical cloaks) غير منتظمة قادرة على الحفاظ على أدائها تحت ظروف حدودية معقدة وأشكال فراغات متنوعة، مع قدرة فائقة على التمويه في بيئات تحميل غير متجانسة أو غير منتظمة.
تم تصنيع النماذج الأولية باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، وأكدت التجارب توافق النتائج النظرية والمحاكاة مع القياسات الفعلية. تُوسّع استراتيجية النمو غير المنتظم تطبيقاتها إلى الأبعاد الثلاثية، ففي مجال الروبوتات اللينة يمكن للوظيفة التمويهية إخفاء الخصائص الهيكلية للمكونات؛ وفي الأجهزة الطبية الحيوية، تستطيع المادة محاكاة الاستجابة اللمسية لأنسجة الجسم البشري. كما يمكن تطبيق هذا النهج في مجالات التحكم في الاهتزازات، وتدعيم الأنفاق، والتغذية اللمسية الراجعة.
تتجاوز الدراسة قيود طرق البصريات التحويلية التقليدية في مجال الميكانيكا الثابتة، وتحقق لأول مرة تمويهاً متبادلاً بين أشكال فراغات مختلفة. توفر استراتيجية النمو غير المنتظم اتجاهًا تصميميًا جديدًا للمواد فائقة الميكانيكا، وتدفع تطبيقات التخفي والتمويه الميكانيكي نحو الواقع العملي.
