Исследователи разработали строительный материал с двойной решеткой, который демонстрирует исключительную прочность, жесткость и способность поглощать энергию.
Инженеры из Мельбурнского королевского технологического института создали материал с уникальными свойствами, которые могут изменить подход к строительству зданий и защитных сооружений. Материал демонстрирует редкое ауксетическое поведение: он становится толще при растягивании и тоньше при сжатии, что делает их чрезвычайно эффективными в поглощении и распределении энергии удара.
Разработанная двухрешетчатая структура (слева) превосходит стандартную конструкцию с возвратными сотами (справа). Изображение: RMIT
Исследование показало, что новый материал в 13 раз жестче существующих ауксетических аналогов при использовании одинакового количества сырья. Он способен поглощать на 10% больше энергии, сохраняя при этом ауксетические свойства, а диапазон деформации превосходит на 60% существующие конструкции.
Уникальная двойная структура вдохновлена корзинкой Венеры (Euplectella aspergillum) — глубоководной губкой, обитающей в Тихом океане. Каждая решетка сама по себе имеет традиционное поведение деформации, но если объединить их, как это делает природа в глубоководной губке, то она саморегулируется и сохраняет свою форму, превосходя по своим характеристикам аналогичные материалы с довольно значительным отрывом, отмечают ученые.
Морская губка Euplectella aspergillum. Изображение: NOAA Okeanos Explorer Program, Gulf of Mexico 2012 Expedition, Public domain, via Wikimedia Commons
Исследователи протестировали конструкцию с помощью компьютерного моделирования и лабораторных испытаний на образце, напечатанном на 3D-принтере из термопластичного полиуретана. Теперь они планируют создать стальные версии для использования в строительных конструкциях.
Разработчики считают, что биоинспирированная решетка может стать основой для экологичного строительства зданий, позволяя использовать меньше стали и бетона для достижения тех же результатов, что и традиционные конструкции. Кроме того, материал можно использовать для создания легкого спортивного защитного снаряжения, бронежилетов и медицинских имплантатов.
