Раковины морских улиток вдохновили ученых на "неразрезаемый" материал
Физики создали керамический материал, который очень стоек к разрезанию разными инструментами. Его структура похожа на устройство раковин морских улиток и кожуру грейпфрутов, сообщает ТАСС.
"По своей структуре наш материал похож на желе, которое заполнено множеством твердых кусочков. Если попытаться разрезать его дисковой пилой или просверлить дрелью, то оба этих инструмента будут проходить через желе и рано или поздно натолкнутся на кусочки. Когда это произойдет, весь материал начнет вибрировать таким образом, что эти колебания разрушат сверло или диск пилы", – рассказал один из авторов исследования, доцент Даремского университета (Великобритания) Стефан Шинишевский.
В последние годы физики, химики и инженеры активно изучают то, как устроены отдельные органы и части тела многих животных и растений, заимствуя изобретения эволюции для создания рукотворных технологий. К примеру, физики из США создали очень острые медицинские иглы и липкий пластырь, изучив структуру игл дикобраза и сосков паразитических червей.
Другие исследователи, изучив состав выделений, которые вырабатывают сухопутные слизни и морские моллюски-мидии, создали два разных вида клея, которые могут работать даже под водой и позволяют склеивать артерии и поврежденную сердечную ткань. Инженеры же разрабатывают покрытия, которые практически не отражают света, вдохновляясь наноструктурами, которыми покрыты перья райских птиц.
"Биозащита" для сейфа
Шинишевский и его коллеги заинтересовались другим изобретением природы – кожурой грейпфрутов и раковинами морских улиток. Плоды этого цитрусового растения могут переносить падения с высоты в десять метров, а броня улиток оказалась примерно в три тысячи раз прочнее кристаллов арагонита – природного минерала, похожего по составу на раковины моллюсков.
И кожура, и раковины, как отмечают ученые, – сложные многослойные материалы, которые по структуре похожи на мозаику из относительно мягких и твердых слоев и элементов. Изучив их расположение, состав и физические свойства, британские и немецкие ученые создали похожий материал, который они назвали Proteus в честь древнегреческого бога, который мог приобретать любые формы.
Proteus состоит из множества небольших керамических сфер диаметром 1,3 см, которые плотно уложены в особый узор. Промежутки между ними заполнены относительно мягким пенообразным наполнителем из алюминия, который при приложении силы распадается на множество мелких пылинок.
Как показали эксперименты, если попытаться распилить или просверлить Proteus, диски пил или сверла почти сразу же выходят из строя. Дело в том, что материал провоцирует внутри их режущих граней боковые вибрации, из-за чего они быстро разрушаются. В частности, блок из этого материала толщиной в 4 см всего за минуту привел в негодность диск болгарки.
Еще одним достоинством этого материала, как отмечают физики, является то, что он примерно в семь раз легче стали и при этом значительно прочнее ее. Как предполагают ученые, пластины и вставки из Proteus можно будет применять как при изготовлении сейфов, так и при создании сверхпрочных подошв для обуви и вставок для специализированной одежды, которые защищали бы ее от износа.