Новости науки

Лангусты вдохновили инженеров на создание гибкой и прочной брони

Этот материал можно использовать для создания бронежилетов.

Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) изготовили материал на основе гидрогеля, который имитирует структуру нижней части живота лангуста. 

Идея создания материала возникла у исследователей в 2019 году. Ученый из MIT Минг Гуо описал механические свойства нижней части живота лангуста. Это ракообразное имеет прочную защитную мембрану из тонких пластин хитина, натурального волокнистого материала, который по составу похож на нановолокна группы гидрогелей.

Эта броня защищает лангуста, когда он карабкается по морскому дну, а также позволяет ему изгибаться взад и вперед во время плавания. 

Гуо обнаружил, что пластины хитина у лангустов уложены под углом 36 градусов и похожи на спиральную лестницу. Эта вращающаяся слоистая конфигурация, известная как структура булиганда, улучшала свойства мембраны в отношении растяжения и прочности.

Основываясь на исследовании Гуо, команда ученых под руководством Джиахуа Ни и Шаотина Линя приступила к созданию прочного синтетического материала, способного выдерживать многократные растяжения без разрывов. 

Ученые напечатали множество плоских листов из гидрогеля, пронизанного большим количеством полимерных нанонитей, уложенных параллельно друг другу. Множество подобных пластин инженеры склеили в стопку, укладывая каждый новый слой под углом в 36°, повторяя структуру брюшного панциря лангустов.

Испытания показали, что материал, вдохновленный лангустами, работает так же, как и его натуральный аналог, способен многократно растягиваться, сопротивляясь разрывам и трещинам. 

«Интуитивно понятно, что, когда трещина в материале распространяется через один слой, ей препятствуют соседние слои, в которых волокна выровнены под разными углами», – Шаотин Линь.

Ученые подвергли материал испытаниям на микробаллистические удары. Проверив ударопрочность материала, они выяснили, что он способен поглотить количество энергии равное 40 килоджоулям на килограмм. 

«Это означает, что 5-миллиметровый стальной шар, выпущенный со скоростью 200 метров в секунду, будет задержан 13 миллиметрами материала. Он не такой прочный как кевлар, для которого требуется всего один миллиметр, но этот материал превосходит кевлар в других категориях», – Дэвид Вэйссет, соавтор разработки.

Ученые объясняют, что новый материал не такой прочный, как коммерческие антибаллистические материалы. Однако он значительно прочнее, чем большинство других нановолоконных гидрогелей и синтетичеких полимеров. 

Исследователи отмечают, что полученный материал можно использовать для производства бронежилетов, а также для создания искусственных мышц, хрящей и решения других задач, где одновременно требуется высокая гибкость и прочность применяемых материалов.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Кнопка «Наверх»
Закрыть
Закрыть