Инженеры из Королевского технологического университета в Мельбурне разработали новый, невероятно прочный материал, который находит широкое применение в строительстве и упаковке продуктов. Это достижение стало возможным благодаря вдохновению, полученному от сложной структуры скелета глубоководной морской губки, славящейся своей упругостью. Двойная решетчатая структура материала точно имитирует этот природный образец.
Об этом сообщает ProIT
Уникальные свойства нового материала
Доктор Цзяминг Ма, один из ведущих авторов исследования, отмечает, что многочисленные испытания показали, что новый материал обладает не только повышенной прочностью и жесткостью, но и возможностью сжатия под нагрузкой, что делает его идеальным для различных промышленных применений. Способность материала к сжатию, известная как ауксетическое поведение, открывает новые перспективы для использования в строительстве и других сферах.
«В то время как большинство материалов становятся тоньше при растяжении или толще при сжатии, ауксети демонстрируют противоположное поведение. Они способны эффективно поглощать и распределять энергию удара, что делает их чрезвычайно полезными», — объясняет Цзяминг Ма.
Среди природных ауксетов можно упомянуть сухожилия и кошачью кожу. Аналогичные синтетические материалы сегодня используются в производстве сердечно-сосудистых стентов, которые адаптируются к потребностям пациента. Однако, несмотря на многочисленные полезные свойства ауксетов, их низкая жесткость и ограниченная способность к поглощению энергии ограничивают сферу их применения. Новая структура, разработанная австралийскими инженерами, устраняет эти недостатки.
Перспективы использования инновационного материала
Доктор Нгок Сан Ха отмечает, что новый материал может стать надежной основой для создания экологически чистых зданий будущего.
«Наш ауксетический метаматериал может предложить значительные преимущества во многих секторах: от строительных материалов до спортивного инвентаря и медицинских применений», — уверен Нгок Сан Ха.
В частности, био-вдохновленная решетчатая структура может использоваться как стальной каркас здания, что позволит сократить затраты на сталь и бетон, сохраняя при этом необходимую прочность. Также этот материал может стать основой для легкого спортивного защитного оборудования, бронежилетов или медицинских имплантатов.
Разработчики провели испытания конструкции с помощью компьютерного моделирования и лабораторных тестов, используя образец, напечатанный на 3D-принтере из термопластического полиуретана. Следующим шагом будет изготовление стальных образцов, соединенных с бетонными и земляными материалами.
«Мы стремимся разработать более экологичный строительный материал, уменьшая использование стали и цемента. Его ауксетические и энергопоглощающие свойства могут также помочь в снижении вибраций во время землетрясений», — подчеркивает Цзяминг Ма.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science.