Немецкие ученые создали сверхпрочный и крайне легкий композитный материал, способный выдерживать очень высокие давления, опираясь на данные по структуре и свойствам костей человека, говорится в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Йенс Бауэр из Технологического института города Карлсруэ (Германия) и его коллеги создали сверхлегкую и очень прочную керамику, изучая соотношения прочности и плотности у набора из нескольких искусственных и природных материалов. Как правило, чем менее плотным был образец, тем меньше он выдерживал давление и высокие механические нагрузки.

Эта закономерность не соблюдалась в случае с одним материалом — костями позвоночных. Эксперименты показали, что кости человека и других животных заметно прочнее, чем на то указывает их плотность. Авторы статьи изучили их структуру и попытались "скопировать" ее, используя композитный материал на базе керамики и пудры из оксида алюминия.

Как отмечают авторы статьи, кости состоят из множества нанофрагментов твердого материала, которые "склеены" между собой при помощи гибких волокон коллагена. Ученые не были уверены, что именно придает такую прочность костям, поэтому они собрали несколько разных вариаций искусственной "кости" с разными структурными дефектами.

Сравнивая их механические свойства, физикам удалось найти оптимальную конструкцию "кости", которая напоминает полые пчелиные соты неправильной формы. Подобный композитный материал одновременно является очень легким и способен выдерживать давление в 280 мегапаскаль, что сопоставимо с прочностью лучших марок стали.

• Назад
• Вперед