Теоретически предсказанные углеродные структуры воспроизвели на 3D-принтере, получив легкий и невероятно прочный материал.
©Rice University
Еще в 1993 году теоретические расчеты предсказали, что взаимодействия одно- и многослойных нанотрубок могут приводить к появлению экзотических форм углерода — «тубуланов», атомы которых организованы в связанные колонные структуры. Продемонстрировать их в эксперименте пока не удается, однако ученые из Университета Райса смогли получить аналоги тубуланов в увеличенном масштабе.
Распечатав такие структуры из пластика на 3D-принтере, ученые обнаружили у них некоторые новые и потенциально полезные свойства. В частности, они оказались весьма удароустойчивыми: «пластиковая броня» способна останавливать пулю с той же эффективностью, что и цельный экран из того же пластика, — но в 10 раз большей толщины. Об этом профессор Пуликель Аджаян (Pulickel Ajayan) и его коллеги пишут в статье, опубликованной в журнале Small.
Тубулановые структуры моделировались на компьютере, после чего производились с помощью 3D-принтера. Снаряды выстреливались в них на скорости 5,8 километра в секунду и застревали уже во втором слое пористого материала, хотя аналогичные образцы из цельного куска пластика пробивали насквозь. По словам ученых, размеры тубулановой «брони» в принципе ограничены только возможностями принтера и теоретически ею можно покрыть целую космическую станцию для создания легкой и вполне надежной защиты от космического мусора.
Авторы отмечают, что работа может открыть дорогу целому новому направлению в инженерии и материаловедении. Многие сложные соединения обладают ценными свойствами в силу особенностей самой своей структуры. Благодаря моделированию и 3D-печати такая структура в определенной степени может быть воспроизведена на макроскопических объектах, а с ними мы получим новые материалы с новыми нужными характеристиками.
