Створено сталь на зразок кістки

Вчені з Массачусетського технологічного інституту (MIT) спільно з колегами з Німеччини та Японії створили надміцну сталь.

Зниження міцності металу з плином часу в результаті повторних навантажень (втома металу) може призвести до серйозних порушень в структурних компонентах різноманітних механізмів і конструкцій: літаків, космічних апаратів, електростанцій, мостів тощо.

На літаку, наприклад, зміни тиску під час кожного польоту спричинюють неодноразове розширення і стискання металу. В кінцевому результаті це призводить до формування мікротріщин.

Щоб компенсувати ці навантаження, структури, як правило, зроблені з великим запасом міцності, що веде до збільшення економічних витрат при виробництві та обслуговуванні механізмів.

Зразком для створення нової сталі стала кістка — дуже міцна структура, що створена природою. Твердість, міцність і легкість кістки забезпечує її ієрархічна пориста структура. Основною ланкою кістки є система пластинок, які з’єднуються між собою довгими відростками і утворюють перекладини, що  з усіх боків оточені речовиною, яка містить колагенові волокна і неорганічні солі. При цьому виразних меж між органічними і мінеральними компонентами кістки не існує.

Вчені створили сталь на зразок кістки. Вони змішали два види сталі, що відрізняються за складом, пластичністю, упругістю і міцністю, і створили з них структуру, що нагадує кісткову.

Рис 1. Спектрограма сталі, що стійка до втоми металу. Різні компоненти показані червоними, зеленими і чорними точками

Рис 2. Будова кістки.

Завдяки такій будові  тріщини, що виникають, поширюються кожна своїм шляхом, а це  в рази зменшує ймовірність її подальшого розростання. Крім того, оскільки деякі зони гнучкіші за інші, деякі мікротріщини згодом можуть навіть закриватися.

Експерименти проводилися в невеликих масштабах, і тепер ученим належить розробити технологію для промислового виробництва нового матеріалу, а також удосконалити його, щоб утворення мікротріщин звелося до мінімуму..

За матеріалами журналу Science.

You may also like...

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *