3D-печать помогла воссоздать уникальную структуру морских раковин
Ученые из Массачусетского технологического института воссоздали с помощью 3D-принтера уникальную структуру раковин стромбидов, позволяющую им выдерживать удары о камни и нападения хищников. Исследование опубликовано в журнале Advanced Materials.
Морские раковины подвергаются постоянным нагрузкам: ударам о скалистые берега и камни, а также нападениям хищников. Раковины моллюсков семейства стромбидов выделяются на фоне других своей высокой устойчивостью к этим факторам, обусловленной необычной структурой. Такие раковины состоят из слоев твердого материала, придающего им прочность, и белковых слоев между ними, рассеивающих энергию удара. Помимо этого, структуры каждого слоя повернуты под углом друг к другу, поэтому даже если в результате удара трещины и возникают, им сложнее распространяться по материалу.
Эти особенности структуры раковин были известны ранее, но ученые из Массачусетского технологического института впервые воссоздали ее в искусственном материале. В качестве образца они взяли раковину гигантского стромбуса. Композитный материал был распечатан на 3D-принтере из двух фотополимеров, застывающих под действием ультрафиолета. Структура была составлена из трех слоев. Каждый следующий слой был повернут на 90 градусов по вертикальной оси относительно предыдущего. Слои состояли из жестких блоков, наклоненных под углом 45 градусов и разделенных между собой относительно мягким материалом. По аналогии с настоящими раковинами такой композит должен был объединить в себе два качества: прочность и трещиностойкость, позволяющие выдерживать различные нагрузки без разрушения.
Для сравнения ученые распечатали два других варианта материала, один из которых имел трехслойную структуру, в которой каждый слой состоял их продольных блоков твердого фотополимера, разделенных мягким, а второй был неструктурированным, полностью состоящим из твердого фотополимера. Испытания на ударопрочность показали, что первоначальная структура, вдохновленная строением раковин, имеет гораздо большее сопротивление ударам из-за того, что мягкие слои рассеивали энергию и предотвращали распространение трещин.
Исследователи считают, что такая структура может отлично подойти для создания шлемов и других средств защиты, которые сегодня состоят из прочного слоя из пластика или металла и рассеивающего мягкого материала.
В 2016 году китайские ученые представили метод получения искусственного перламутра, также имеющего композитную структуру.
Григорий Копиев
Он помогает почувствовать прохладу в жару
Японский инженер разработал персональный гаджет для охлаждения тела пользователя в жару с помощью надетой на него футболки. Устройство крепится на поясе и совершает возвратно-поступательные движения, резко отталкивая и притягивая нижний край футболки, создавая за счет движения воздуха под одеждой ощущение прохлады. Видео с демонстрацией работы устройства изобретатель выложил твиттере. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Лето 2023 года по предварительным оценкам ученых может стать самым теплым за всю историю наблюдений. И по всей видимости очень жаркая погода в скором будущем станет частью новой климатической нормы. В связи с этим инженеры ищут решения, которые бы позволили человеку поддерживать комфортную температуру тела в сильную жару. Некоторые компании предлагают встраивать вентиляторы в рюкзаки, или использовать умные ткани для одежды. Другие — использовать персональный миниатюрный кондиционер размером с мобильный телефон, работающий на элементах Пельтье. Инженер из Японии по имени Кадзуя Сибата (Kazuya Shibata) придумал свой способ спасения от жары. Он изобрел устройство, которое дергает надетую на тело пользователя футболку и таким образом охлаждает его, создавая движение воздуха под одеждой. Зачастую люди совершают подобные движения в жаркую погоду, когда хотят почувствовать прохладу, но по каким-либо причинам не могут снять с себя лишнюю одежду. Устройство представляет собой небольшую коробку, которая крепится на поясе. В верхней ее части расположен актуатор, который совершает возвратно-поступательные движения, резко отталкивая ткань футболки от тела, а потом притягивая ее обратно. Чтобы при возвратном движении ткань двигалась вместе с актуатором, она прижимается снаружи с помощью магнита. Сбоку на устройстве расположен выключатель и, по всей видимости, регулятор частоты хлопанья футболкой. Животные тоже страдают от жары, и некоторые из них выработали довольно необычные способы снижения температуры тела. Например, ехидны, чтобы охладиться в жаркую погоду выдувают из носа пузыри слизи, которые лопаются и увлажняют кончик их клюва. После этого испаряющаяся жидкость охлаждает поверхность кожи, а с ней и кровь в кровеносных сосудах под поверхностью кожного покрова.