Как пояснили в политехе, создание структур с оптимальным соотношением прочности к плотности – одно из актуальных направлений современного материаловедения. Ученые работают над получением легких и прочных материалов, обладающих макроскопическими и упорядоченными пористыми структурами, которые еще называют трех-периодическими. В политехе обнаружили естественные аналоги искомых структур.
“Мы подсмотрели идеальные трех-периодические структуры у природы. Некоторые кристаллы, например цеолиты, обладают атомными сетками с явно выраженными порами. Топологический анализ этих сеток позволяет выделить из них трижды периодические, в том числе минимальные поверхности. Изготавливая саму поверхность конечной толщины из одного материала и заполняя непересекающиеся поры веществами с другими характеристиками, получаем композитные структуры с разнообразными функциональными свойствами”, – пояснил доктор физико-математических наук, заместитель директора МНИЦТМ по научной работе Александр Крутов.
Ученые смоделировали новые структуры на компьютере, а наиболее перспективные модели изготовили на 3D-принтере. Некоторые пористые структуры показали прочность на сжатие выше, чем у аналогичного сплошного материала, а также широкий диапазон значений упругости. Это делает материалы, обладающие такой структурой, подходящими для применения в различных инженерных решениях.
В ходе совместных экспериментов со специалистами кафедры “Производство строительных материалов, изделий и конструкций” Самарского политеха пористую модель заполняли цементом и подвергали нагрузкам. Материал продемонстрировал высокую прочность, его использование в перспективе может привести к существенному облегчению строительных конструкций. Также полученные пористые материалы имеют перспективу применения при создании костных имплантов. Связная пористая структура позволит кости и кровеносным сосудам прорасти через имплант и органически встроиться в тело, пояснили в политехе.
Источник: ancb.ru