Ассоциация государственных научных центров "НАУКА"
Ассоциация государственных научных центров "НАУКА"
Американские физики создали сверхпрочную и крайне легкую керамику, способную выдерживать давление в 17 тысяч атмосфер, изучив структуру кальциевых панцирей, защищающих клетки микроскопических диатомовых водорослей, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Materials.
Человек освоил гончарное ремесло еще на заре развития цивилизации, около 20 тысяч лет назад. С тех пор понятие керамики значительно расширилось, и стало включать в себя не только глиняные сосуды и фарфор, но стекло и композитные материалы. Керамические материалы обладает одним общим недостатком — относительно высокой хрупкостью и неспособностью растягиваться.
Джулия Грир из Калифорнийского технологического института в Пасадене (США) и ее коллеги исправили этот недостаток и создали особый вид сверхлегкой керамики, способный выдерживать растягивание и деформации, обратившись за помощью к природе. Вдохновением для их работы послужили микроскопические диатомовые водоросли, обладающие прочным панцирем из кремния.
Грир и ее коллеги обратили внимание на сложную структуру их кальциевой «брони», состоящей из полых трехмерных фигур. Изучив их физические и механические свойства при помощи компьютерных моделей, авторы статьи поняли, что панцирь такой конструкции обладает той же прочностью, что и сплошной кусок кремния аналогичных размеров.
Ученые «позаимствовали» эту идею и использовали ее для создания «воздушной» керамики из полых трубочек, изготовленных из соединения титана и азота. По словам Грир и ее коллег, данный материал способен выдерживать давление в 17 тысяч атмосфер при неоднократном растягивании, и сохраняет свою форму даже при значительном повреждении трубочек в его структуре.
Подобный показатель позволяет этой керамической «губке» соперничать с самым прочным биологическим материалом — паутиной паука Дарвина. В будущем, как полагают авторы статьи, она будет использоваться в качестве наполнителя для бронежилетов и основы для движущихся частей машин.