Ameriška raziskovalna skupina je v reviji Physical Review Letters poročala o strategiji mehansko stabilnega pakiranja trdih kroglic s poljubno majhno gostoto. Na ta način material ostane tog in lahko doseže poljubno veliko razmerje med trdnostjo in težo, kar običajno, denimo pri aerogelih, dosegamo z zanašanjem na notranje natezne sile.

Za izhodišče zasnove materiala so raziskovalke in raziskovalci diske razporedili v strukture z dolgimi mostovi, ki ustvarjajo velike vrzeli in omogočajo pakiranje s poljubno majhno gostoto. Problem takega modela je neodpornost na deformacije, čemur se je raziskovalna skupina izognila z različnimi polmeri diskov. Model so razširili na tri dimenzije z zasnovo stabilne strukture, zgrajene iz šestih mostov trdnih kroglic, in tako dobili togo pakiranje, ki je natezno stabilno in ima izjemno majhno gostoto. Limitni model ničelne gostote, v katerem imamo neskončno veliko kroglic, so poimenovali dionizijsko pakiranje, kot nasprotje apolonskemu, pri katerem s fraktalno porazdelitvijo krogel vedno manjših polmerov zapolnimo celoten prostor.

Med izvedbo študije je znanstvena skupina raziskovala natezno stabilnost in togost pakiranja, poleg tega tudi strižni in stisljivostni modul. Tako so lahko strukturne lastnosti teoretično zasnovanega materiala primerjali z ostalimi stisljivimi trdninami. Z raziskavo so dokazali teoretični obstoj izjemno lahkih in izjemno trdnih materialov ter podali načrt za njihovo izdelavo. Do takrat bo potrebnega še nekaj premisleka in raziskav, recimo vpliva trenja med kroglicami.

Zrnca je iz peskovnika odstranjevala Tina.

Članek je dostopen na povezavi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.018002, tukaj pa je še prikaz dionizijskega pakiranja.

Na naslovni sliki je tridimenzionalno Apolonijsko pakiranje.