На основе раковин моллюсков создадут прочную броню

Раковины морских брюхоногих моллюсков изготовлены из того же вещества, что и мел, но, в отличие от рассыпчатой породы, это один из самых сложных и прочных материалов. Однако сымитировать его структуру до сих пор не удавалось. Если решить эту проблему, то можно будет изготавливать очень прочные материалы для индивидуальных средств защиты, для использования в строительстве, космонавтике и других отраслях. И вот, наконец, команда исследователей из Массачусетского технологического института разработала технологию 3D-печати и повторила структуру раковины в созданном образце из композита.

Стенки раковин брюхоногих моллюсков имеют сложную трехуровневую структуру с зигзагообразной матрицей, которая делает их стойкими к поломке. Маленькие трещины обычно не увеличиваются, так как для этого они должны пройти через «лабиринт», созданный пластинками каждого слоя. Однако чтобы полностью повторить такую структуру, ученым требовалось больше данных о том, как именно появляются и распространяются трещины в материале раковин.

Для исследования этого процесса Маркус Бюлер (Markus Buehler) с сотрудниками использовал напечатанные на 3D-принтере прототипы в серии тестов на стенде для ударных испытаний. Поскольку структура этих образцов полностью известна, в отличие от раковин моллюсков (где могут быть незаметные трещины и другие дефекты), они дают ученым возможность собирать более точные данные. На основе результатов тестирования исследователи сделали вывод, что зигзагообразная структура слоев на 85 процентов увеличивает прочность по сравнению с базовым материалом. При этом образцы оказались на 70 процентов более прочными, чем традиционный волоконный композит, используемый для создания современных бронежилетов.

Тем не менее, прежде чем использовать новую структуру для производства любых средств защиты, ученым все же необходимо провести еще более строгие испытания. В том числе проследить за тем, чтобы материал сохранял свою прочность при создании криволинейных поверхностей.