Інженери з Королівського технологічного університету у Мельбурні розробили новий, неймовірно міцний матеріал, який знаходить широке застосування у будівництві та упаковці продуктів. Це досягнення стало можливим завдяки натхненню, отриманому від складної структури скелета глибоководної морської губки, що славиться своєю пружністю. Подвійна ґратчаста структура матеріалу точно імітує цей природний зразок.
Про це розповідає ProIT
Унікальні властивості нового матеріалу
Доктор Цзямінг Ма, один з провідних авторів дослідження, зазначає, що численні випробування показали, що новий матеріал має не лише підвищену міцність і жорсткість, але й можливість стискання під час навантаження, що робить його ідеальним для різних промислових застосувань. Здатність матеріалу до стискання, відома як ауксетична поведінка, відкриває нові перспективи для використання у будівництві та інших сферах.
«У той час як більшість матеріалів стають тоншими при розтягуванні або товщі під час стискання, ауксетики демонструють протилежну поведінку. Вони здатні ефективно поглинати та розподіляти енергію удару, що робить їх надзвичайно корисними», — пояснює Цзямінг Ма.
Серед природних ауксетиків можна згадати сухожилля та котячу шкіру. Аналогічні синтетичні матеріали сьогодні використовуються у виробництві серцево-судинних стентів, які адаптуються до потреб пацієнта. Проте, незважаючи на численні корисні властивості ауксетиків, їхня низька жорсткість та обмежена здатність до поглинання енергії обмежують сферу їх застосування. Нова структура, розроблена австралійськими інженерами, усуває ці недоліки.
Перспективи використання інноваційного матеріалу
Доктор Нгок Сан Ха зазначає, що новий матеріал може стати надійною основою для створення екологічно чистих будівель майбутнього.
«Наш ауксетичний метаматеріал може запропонувати значні переваги у багатьох секторах: від будівельних матеріалів до спортивного інвентарю та медичних застосувань», — впевнений Нгок Сан Ха.
Зокрема, біоінспірована ґратчаста структура може використовуватися як сталевий каркас будівлі, що дозволить зменшити витрати сталі та бетону, зберігаючи при цьому необхідну міцність. Також цей матеріал може бути основою для легкого спортивного захисного обладнання, бронежилетів чи медичних імплантатів.
Розробники провели випробування конструкції за допомогою комп’ютерного моделювання і лабораторних тестів, використовуючи зразок, надрукований на 3D-принтері з термопластичного поліуретану. Наступним кроком буде виготовлення сталевих зразків, поєднаних з бетонними та земляними матеріалами.
«Ми прагнемо розробити більш екологічний будівельний матеріал, зменшуючи використання сталі та цементу. Його ауксетичні та енергопоглинаючі властивості можуть також допомогти у зменшенні вібрацій під час землетрусів», — наголошує Цзямінг Ма.
Результати дослідження опубліковані у журналі Science.
