Американські інженери створили надміцні матеріали для броні
Дослідники Массачусетського технологічного інституту та Північно-Східного університету представили новий тип метаматеріалів. Незвичайна внутрішня архітектура забезпечує кращу стійкість до механічних пошкоджень.
Натхнення природними мережами
Команда орієнтувалася на структури, що зустрічаються в природі: судини листя, жилки на крилах бабок і складні взаємозв’язки між організмами. Замість повторюваних елементів використали систему взаємопов’язаних балок різної товщини та довжини.
Алгоритм генерує таку мережу. Зміна параметрів побудови дозволяє регулювати жорсткість і механічні характеристики. Результати опубліковано в журналі Nature.
Звичайні аналоги створюють багаторазовим відтворенням однієї базової мікроструктури. Це дає незвичні властивості, але пошкодження ділянки часто поширюється на сусідні елементи та руйнує конструкцію.
Після комп’ютерного моделювання виготовили фізичні зразки методом 3D-друку. Вони складалися з полімерних балок розмірами від мікрометрів до сантиметрів. Конструкції перевірили на стискання та удари шляхом скидання важких вантажів.
Тести показали вищу стійкість порівняно з ґратчастими та стільниковими варіантами. Різноманітність елементів дає змогу сусіднім балкам перерозподіляти навантаження та поглинати енергію.
В окремому експерименті створили матеріал за аналогією з товстою шкіркою помело. Краї мали щільнішу мережу балок, яка поглинала удари й захищала крихкий предмет усередині.
Розробка може знайти застосування у виробництві захисних шоломів, броні та матеріалів для поглинання звуку й вібрацій.
