Несмотря на хрупкость своих обитателей, раковины моллюсков известны своей экстремальной прочностью и твёрдостью. И благодаря ним теперь у нас есть новый тип стекла, который берёт идеи из структуры и механики перламутровых раковин, что придаёт ему исключительную прочность — в 200 раз больше, чем у обычного стекла.

bioinspired_glass

Но что абсолютно контр-интуитивно – так это то, что исследователи придали прочность новому супер-стеклу, нанеся на него сеть микроскопических трещин, сообщает статья, опубликованная несколько дней назад в журнале «Nature Communications».

Команда из Университета МакГилла в Монреале начала своё исследование с внимательного изучения природных материалов вроде раковин моллюсков, костей и ногтей, которые обладают удивительной прочностью, несмотря на то, что состоят из хрупких минералов. Их секрет заключается в том, что их материалы скрепляются вместе в более крупные и прочные объекты.

Такое связывание означает, что раковины содержат большое количество крошечных разломов, называемых интерфейсами. И хотя это может казаться их слабостью, на практике это – гениальный дефлектор внешнего давления.

К примеру, внутренний слой раковин перламутровых моллюсков примерно в 3000 раз прочнее, чем минералы, из которых он состоит.

«Упрочнение материала внесением в его структуру слабых интерфейсов может выглядеть контр-интуитивно, но это универсальная и мощная стратегия, встречающаяся в природных материалах», говорится в статье.

Обобщив полученные данные, исследователи применили 3D-лазер для нанесения на поверхность стекла микроскопических трещин, затем заполнили их полимером, и получили стекло, в 200 раз более прочное, чем его первооснова.

Это стекло лучше противостоит ударам – вместо того, чтобы расколоться, оно слегка изгибается и деформируется.

Также такое гравированное стекло может «растянуться» почти на 5 процентов, прежде чем рассыпаться – сравните это с пределом деформации в 0.1 процента обычного стекла.

Возможности такого особо прочного биостекла необычайно велики, при этом, метод его создания весьма экономичен. «Всё, что вам потребуется – это пульсирующий лазер, который необходимо сфокусировать на заранее определённых точках. Наш метод трёхмерной гравировки можно легко масштабировать на более крупные и толстые компоненты любой формы», говорят разработчики.


Добавить комментарий