Учёные из Университета Тохоку (Япония) и Уханьского технологического университета (Китай) разработали новую лёгкую решётчатую структуру, вдохновлённую строением крыльев бабочек. Материал обладает выдающейся прочностью, сопротивлением ударам и способностью поглощать энергию, при этом оставаясь очень лёгким.
Вместо того чтобы менять сам материал, исследователи сосредоточились на топологии структуры. Они воспроизвели геометрию жилок крыльев бабочек и создали анизотропную решётку с «бабочкообразной» формой. Такая архитектура равномерно распределяет напряжения и предотвращает локальное разрушение.
При испытаниях под статической и динамической нагрузкой новая решётка значительно превзошла традиционные конструкции: она показала более высокий модуль упругости, повышенное плато напряжений и лучшую энергоёмкость. При ударе материал деформируется по X-образной траектории, подобно тому, как бабочка раскрывает крылья, что позволяет эффективно рассеивать энергию и предотвращать катастрофическое разрушение.
По словам одного из авторов, профессора Эрика Чэнга (Eric Jianfeng Cheng), такая структура особенно перспективна для:
- авиакосмической отрасли (защита важных элементов от ударов и перегрузок без значительного увеличения веса);
- сейсмостойкого строительства (в регионах с высокой сейсмической активностью, таких как Япония);
- защитных систем и автомобильной промышленности.
Материал может значительно повысить безопасность конструкций, сохраняя при этом минимальный вес.
Исследование опубликовано в International Journal of Mechanical Sciences.
