Melburnas Karaliskās Tehniskās universitātes inženieriem izdevās izstrādāt jaunu, pārsteidzoši stipru materiālu.
Tas ir ļoti izturīgs pret spiedienu un tam ir nepieciešamā stingrība, lai to izmantotu būvniecībā un produktu iepakojuma dizainā. Šī materiāla izveidi iedvesmoja dziļjūras Klusā okeāna sūkļa skeleta sarežģītā struktūra, kas pazīstama ar savu elastību. Materiāla dubultā režģa struktūra atdarina šī pārsteidzošā radījuma skeletu.
Kā norāda viens no vadošajiem pētījuma autoriem, doktors Jiamiņs Ma, neskaitāmi testi un nepārtraukta pilnveidošana apstiprina, ka strukturāli materiāls ne tikai ir ar paaugstinātu izturību un stingrību, bet arī spēj saspiesties spiediena ietekmē, kas ļauj to viegli izmantot daudzās dažādās darbības jomās. Šī spēja saspiesties, zināma kā aukšetikas uzvedība, atver veselu virkni iespēju konstrukcijas izmantošanai būvniecībā un citās nozarēs.
«Lai gan vairums materiālu kļūst plānāki, ja tos izstiepj, vai biezāki, ja tos saspiež kā gumiju, aukšetikas materiāli rīkojas pretēji. Aukšetikas materiāli var efektīvi absorbēt un izplatīt trieciena enerģiju, kas padara tos ārkārtīgi noderīgus», skaidro Jiamiņs Ma.
Starp dabīgajiem aukšetikas materiāliem ir cīpslas, kaķu āda. Tajā pašā laikā līdzīgi sintētiskie materiāli tiek izmantoti sirds un asinsvadu stentu ražošanā, kas var izplesties un sašaurināties pēc nepieciešamības
Neskatoties uz to, ka aukšetikas materiāliem ir daudz noderīgu īpašību, to zemā stingrība un ierobežotā spēja absorbēt enerģiju ierobežo šo materiālu pielietojuma diapazonu. Austrālijas inženieru izstrādātajam dubultajam režģim ir liela nozīme, jo tas ir atbrīvots no visiem iepriekš minētajiem trūkumiem.
«Katrs režģis pats par sevi pakļaujas tradicionālai deformācijai, bet, ja tos apvieno kā dabā, piemēram, dziļūdens sūklī, tas pats regulējas un saglabā formu, pārspējot līdzīgus materiālus ar diezgan ievērojamu pārsvaru», pārliecina Jiamiņs Ma
Pārbaudes rezultāti parādīja, ka ar vienādu materiāla daudzumu dubultais režģis ir 13 reizes stingrāks par tradicionālajiem aukšetikas materiāliem. Turklāt tas spēj absorbēt par 10% vairāk enerģijas, nezaudējot savas īpašības, ar deformācijas diapazonu, kas ir palielināts par 60% salīdzinājumā ar esošajām konstrukcijām.
Kur varēs izmantot inovatīvo materiālu
Doktora Ngoka San Ha vārdos, šādas pārsteidzoši stipras režģa struktūras nodrošina uzticamu pamatu nākotnes ekoloģiski draudzīgu ēku izstrādei.
«Mūsu aukšetiskais metamateriāls ar augstu stingrību un enerģijas absorbciju var nodrošināt ievērojamas priekšrocības daudzās nozarēs: no būvmateriāliem līdz aizsargaprīkojumam, sporta inventāram un medicīniskajiem pielietojumiem», pārliecina Ngoks San Hā
Piemēram, bioinspirēto režģa struktūru var izmantot par tērauda karkasu ēkām, ļaujot izmantot mazāk tērauda un betona, lai sasniegtu tos pašus rezultātus kā tradicionālais karkass. Izstrādātais materiāls var kalpot arī par pamatu vieglam sporta aizsargekipējumam, bruņu vestēm vai medicīniskiem implantiem.
Izstrādātāji veica konstrukcijas pārbaudi ar datoru modelēšanas un laboratorijas testiem, izmantojot 3D printera izgatavotu termoplastisko poliuretāna paraugu. Tagad viņi plāno ražot tērauda paraugus, izmantojot šo konstrukciju un kombinējot tos ar betonu un zemi.
«Lai gan šī izstrāde varētu būt perspektīva sporta aprīkojumā, individuālajos aizsardzības līdzekļos un medicīniskajos pielietojumos, mēs primāri koncentrējamies uz būvniecības aspektu Mēs izstrādājam ekoloģiskāku būvmateriālu, izmantojot unikālo izcilās aukšetiskās īpašības, stingrību un enerģijas absorbciju, lai samazinātu tērauda un cementa izmantošanu būvniecībā. Tā aukšetiskās un enerģiju absorbējošās īpašības var arī palīdzēt samazināt vibrācijas zemestrīču laikā», norāda Jiamiņs Ma
Materiāls ir publicēts žurnālā Science
Avots: SciTech Daily
Komentāri (0)
Šobrīd nav neviena komentāra