Инженеры напечатали 3D-структуру прочнее «аэрокосмического» сплава
Австралийские ученые показали новый тип напечатанной на 3D-принтере титановой конструкции, обладающей сверхпрочностью, легкостью, а также повышенной коррозионной и термостойкостью. Исследователи считают, что в ближайшем будущем их материал, на изготовление которого уходит относительно немного времени и средств, может найти применение в авиационной и космической промышленности, где сейчас используются в том числе дорогостоящие магниево-литиевые сплавы.
Метаматериалы — это искусственные материалы, то есть созданные в лаборатории, в том числе и напечатанные на 3D-принтере. Они могут состоять как из одного, так и нескольких обычных материалов. Их главное отличие от обычных — запланированное создателями наличие свойств, не встречающихся у последних.
За последние 20 лет инженеры создали большое количество разнообразных метаматериалов с металлическими включениями в виде решетки — из титановых, алюминиевых сплавов, сплавов на основе никеля, нержавеющей стали. И хотя они оказались лучше большинства конструкционных материалов, лишь немногие из них были эффективнее тех же сплавов магния, которые сегодня широко используются в авиационной и ракетной технике из-за малой плотности, высокой удельной прочности, виброизоляционных свойств.
Поэтому ученые уже давно пытаются создать «сырье», которое смогло бы работать в сложных условиях: быть сверхпрочным, выдерживать экстремальные температуры и давления.
Австралийские исследователи из Мельбурнского королевского технологического университета создали новый метаматериал из титанового сплава Ti-6Al-4V (в сплаве сам титан, шесть процентов алюминия и четыре процента ванадия), который оказался на 50 процентов прочнее самого прочного коммерческого магниевого сплава WE54 аналогичной плотности (1,85 грамма на кубический сантиметр). Ti-6Al-4V — один из наиболее часто используемых титановых сплавов, который применяется там, где необходимы малая плотность и высокая коррозионная стойкость, — в аэрокосмической отрасли. Результаты работы опубликованы в журнале Advanced Materials.
Источником вдохновения для ученых стала природа. Они изучили растения с крепкими стеблями, обладающие полой трубчатой структурой, сочетающей в себе прочность и легкость, такие как кувшинки (Victoria boliviana), а также кораллы (Tubipora musica). Затем исследователи постарались воспроизвести эту структуру на практике. Для этого они использовали 3D-печать.
«Многие ученые десятилетиями пытались воссоздать в металле эти природные полые „ячеистые структуры“, но постоянно терпели неудачу. Одна из главных причин, почему это не получалось, — возникающее напряжение в точках соединения внутренних участков полых стоек, что приводило к разрушению конструкций. В идеале напряжение должно равномерно распределяться по всему материалу», — пояснил Ма Цянь (Ma Qian), руководитель исследования.
Чтобы уменьшить высокий уровень напряжения, возникающего в точках соединения «лабораторной» трубчатой решетки, Цянь и его коллеги усилили ее — наложили сверху вторую решетку, добавив тонкий крестообразный разрез, проходящий через трубы и соединения. Это позволило равномерно распределить нагрузку при сжатии.
Для изготовления такой конструкции специалисты использовали метод 3D-печати, называемый лазерное плавление металла в заранее сформированном слое (Laser Beam Powder Bed Fusion). Это одна из наиболее обкатанных технологий печати металлических изделий, в которой применяется мощный лазерный луч для плавления металлопорошковых композиций.
Ученые испытали свой метаматериал в лаборатории при различных сложных условиях. Выяснилось, что напечатанная конструкция — титановый куб — на 50 процентов прочнее магниево-литиевого сплава WE54, который считается самым прочным коммерческим сплавом, используемым в авиационной и космической промышленности.
Образцы метаматериала легко меняются в размерах от нескольких миллиметров до нескольких метров в зависимости от доступных принтеров и выдерживают (при таком составе) нагрев до 350 градусов по Цельсию либо до 600 градусов, если использовать более жаропрочные титановые сплавы.
По словам авторов исследования, в ближайшем будущем их материал будет пригоден для изготовления частей авиационной и ракетной техники, беспилотных пожарных систем, а также для создания костных имплантатов в медицине, где сложная, частично пустая форма может со временем заполняться отросшими клетками костной ткани.
Telegram 
Дзен 
VK Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
Метеорный поток Эта-Аквариды достигнет своего максимума в ночь с 5 на 6 мая. Его частицы — осколки самой знаменитой кометы в истории, которая появляется над Землей раз в 76 лет. Ученый Пермского Политеха рассказал, как этот звездопад связан с кометой Галлея, почему у него есть «брат-близнец» и где лучше всего за ним наблюдать.
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии