В научном мире существуют, так называемые, «теоретически возможные материалы». Это вещества, которые в теории создать можно и они не противоречат никаким законам. При этом по тем или иным причинам создать их на данном этапе невозможно. Однако же исследуя потенциальные возможности таких материалов, можно создать нечто новое. Это и случилось с учеными из Университета Райса, которые создали на 3D-принтере очень прочную структуру с очень большой тормозной силой.
3D-принтеры позволяют создавать уникальные материалы
Во время своих испытаний, исследователи напечатали куб из решетчатых полимеров, который усеян отверстиями. Он при тестировании оказался почти таким же твердым, как алмаз, и способен останавливать пули с впечатляющей эффективностью. О создании новых уникальных материалов мы регулярно пишем на нашем сайте. Так что подписывайтесь, чтобы быть в курсе событий.
Отправной точкой для этого экспериментального материала является вещество, известное как тубулан. Впервые придуманные в 1993 году, тубуланы представляют собой сложные структуры из сшитых углеродных нанотрубок, которые могут иметь, согласно расчетам, невероятную прочность, но эффективный способ их производства до сих пор «ускользал» от ученых. Однако появление 3D-печати открывает некоторые интересные возможности.
Есть много теоретически возможных систем, которые люди не могут воссоздать, — говорит ведущий автор работы Сейед Мохаммад Саджади. Но с развитием 3D-печати мы становимся ближе к тому, чтобы воспользоваться предсказанными ранее механическими свойствами и воплотить в жизнь неизвестные материалы.
Инженеры из Университета Райса использовали теорию тубуланов для создания различных типов микроскопических блоков с помощью компьютерного моделирования, а затем и для создания 3D-напечатанных полимерных версий, чтобы увидеть, как они работают. Возможности новых созданных решетчатых структур были проверены в ряде испытаний.
Читайте также: Как большие данные помогают узнать новые свойства обычных материалов
Эксперты создали 2 куба — один по новой технологии на основе микроскопических блоков, а другой представлял собой тот же самый материал, но сделанный целиком из этого полимера без дополнительных улучшений. Результаты испытаний оказались впечатляющими: куб с решетчатой структурой остановил пулю, летящую со скоростью 5,8 км в секунду в десять раз эффективнее, чем обычный куб такого же размера.
Пуля застряла во втором слое этой конструкции. — пояснил Сейед Мохаммед Саджади. — А цельный блок весь покрылся трещинами.
Сравнение двух кубов, созданных их одного материала, но имеющих разную структуру
Команда также подвергла материал давлению под прессом в лаборатории, и он снова продемонстрировал впечатляющую прочность. Исследование было опубликовано в журнале Small, а ряд экспериментов над новым материалом ученые выложили в интернет для демонстрации технологии. С результатами вы можете ознакомиться на видео, доступном ниже.
Вместо того, чтобы трескаться под нагрузкой, трубчатые блоки имели тенденцию разрушаться сами по себе и поглощать давление. По словам ученых, размер структур ограничен только возможностями 3D-принтера, и различные версии материала, сделанные из металла, керамики и полимеров, могут иметь разные свойства. Команда работает над дальнейшей оптимизацией проекта, в том числе для применения ее в области строительства объектов, создания прочных предметов и для аэрокосмической промышленности.
