Искусственные кости могут быть использованы для создания космических кораблей в будущем

Одна из загадок, которая мучила умы инженеров на протяжении веков, – это как сделать материал низкой плотности без ущерба для прочности. С нашим воображением, выходящим за пределы небес, инженеры ищут прочные, долговечные материалы, которые не влияют на их творения.

Ученые в Германии создали легкий, но сверхпрочный материал, структура которого похожа на один из самых прочных и долговечных материалов природы: наши кости. Это не первый случай, когда наука приняла концепции материнской природы и, конечно, это не последний. Используя современный 3D-принтер, ученые смогли имитировать сложную микроскопическую архитектуру кости. Это исследование может привести нас к будущему сверхлегких материалов, которые могут быть использованы в микрофлюидных устройствах, а также позволит нам создавать более легкие и более дешевые космические аппараты.

Промышленные материалы, такие как сталь, прочны и поэтому имеют высокую плотность и вес, что делает их нежелательными при создании чего-то легкого и прочного, как самолет. Хитрость заключается в создании структуры с подушками безопасности, которые регулярно организуются. Это позволяет материалу быть легким и, благодаря регулярной структуре, также прочным. Ученые создали искусственные «ячеистые» материалы, такие как алюминиевая пена, но пористый материал слабее, чем сплошная версия. Древесина и кости не имеют этой проблемы, главным образом потому, что их микроструктуры являются правильными и сшитыми, что делает их менее плотными и способными выдерживать большие нагрузки.

Исследователи использовали высокотехнологичный 3D-принтер, называемый машиной для 3D-лазерной литографии, для создания небольших микроструктур с использованием керамического полимерного компаунда. Проекты варьируются от кубических сеток до шестиугольных сот. Полученный материал был настолько прочным и долговечным, что его прочность превышала прочность любого другого материала с плотностью ниже плотности воды. Массовое производство таких материалов остается проблемой, которую необходимо решить, но этот биологически вдохновленный материал может также дать нам будущее с более безопасными зданиями и более легкими транспортными средствами.