Космические корабли завтрашнего дня могут быть сделаны из таких же костей, как и наши собственные тела

Источник перевод для gearmix (Cowanchee)

Человеческая кость обладает потрясающими механическими свойствами, но вплоть до недавнего времени учёным не удавалось создать синтетический материал, который мог бы воспроизвести её сверх-прочную структуру. Теперь же учёным из Германии удалось совершить это с помощью трёхмерной печати – и это может произвести революцию в конструировании любых объектов, от домов до космических кораблей.

Новое исследование, опубликованное в альманахе «The Proceedings of the National Academy of Sciences», посвящено фундаментальной проблеме материаловедения: Необходимости компромисса между весом и прочностью. Как правило, очень прочные материалы имеют тенденцию быть и очень тяжёлыми, в то время как более лёгкие материалы менее прочны.

Органические материалы вроде наших костей являются исключением из этого правила: Поскольку их структура состоит из коллагена и микроскопического гидроксиапатита, они напоминают крошечные колонны с перекрытиями, между которым остаётся свободное пространство. В результате наши кости одновременно лёгкие и прочные. Вот как ведущий автор исследований Дженс Бауэр объясняет эту концепцию:

Технические пены очень лёгкие, но в сравнение со сплошными материалами, их прочность достаточно мала вследствие их случайной структуры. Естественные лёгкие материалы, вроде наших костей, имеют плотную клеточную организацию с оптимизированной архитектурой. Они иерархически структурированы и фактически состоят из нанокирпичиков, обладающих большими механическими преимуществами.

Воспроизведение этой структура на столь микроскопическом уровне всегда было проблемой — 3D принтеры просто не были достаточно совершенны, что воссоздать эти нано-паттерны. И хотя углеродные нанотрубки и графен оперируют на том же наноуровне, исследователи сосредоточились на костях, в силу их естественной структуры.

С помощью трёхмерной лазерной литографии команда Бауэра сумела создать необходимую микроскопическую структуру из керамического полимера. Эта работа открывает нам дорогу к лёгким и прочным строительным материалам, которые могут использоваться где угодно. Например – они могут сыграть большую роль в космических полётах, где каждый грамм веса имеет большое значение при запуске. По мнению специалистов, эти идеи могут найти применение даже в создании самих космических кораблей и строительстве внепланетных сооружений.