Напечатанный метаматериал оказался самым прочным в природе

Австралийские учёные создали сверхпрочный и сверхлёгкий метаматериал, который на 50% прочнее аналогов, используемых в аэрокосмической отрасли. По словам авторов разработки, они черпали вдохновение у природы, а именно у растений.

Области, где концентрировалось напряжение, выделены красным и жёлтым цветом. В новой структуре (справа) напряжение распределено более равномерно

Наиболее прочными и лёгкими материалами сегодня считаются углеродное волокно и графен, используемые для изготовления всего, начиная от медицинских имплантатов и заканчивая дирижаблями. Поэтому разработка материалов с ещё более высоким соотношением прочности и веса стала целью многих учёных-материаловедов. И такие способы действительно есть.

К примеру, полые решётчатые структуры встречаются у кувшинок Виктории, что делает этот вид растений удивительно сильным. Но учёные столкнулись с проблемой — неравномерным распределением нагрузки синтетических материалов, уступающих в прочности своим натуральным аналогам. Используя новую технику 3D-печати металлом, исследователям удалось создать так называемый метаматериал с решётчатой структурой, способный более равномерно распределять нагрузку.

Сначала используется слой металлического порошка, затем задействуется лазер для плавления порошка по желаемому рисунку. Следом учёные добавляют ещё один слой порошка, и процесс повторяется. В ходе эксперимента материал оказался на 50% прочнее аналогичных сплавов в аэрокосмической отрасли. Речь о полой трубчатой решётчатой структуре с расположенной внутри тонкой полосой.

Эти два элемента конструкции вместе демонстрируют силу и лёгкость, ранее никогда не встречавшихся в природе. Они помогают равномерно распределить нагрузку, избегая слабых мест в точках с наиболее высоким напряжением на конструкцию.

Источник: 4PDA.