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 Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Нуклеосомы — основные «катушки» упаковки ДНК — почти всегда находятся в искаженном состоянии, а не в аккуратной и стабильной форме, как считалось десятилетиями. Именно через такие микроскопические изменения, как выяснили ученые, клетка регулирует работу генов — а значит, управляет развитием, реакцией на внешние раздражители и даже возникновением болезней.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
На границе возможностей оптоволокна лазерный пучок самоорганизовывается в мощный, сфокусированный луч-иглу. Параметры этого излучения таковы, что позволяют в реальном времени без дополнительных ухищрений рассматривать клеточные процессы.
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.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
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