Природные явления и живые организмы давно служат источником вдохновения для инженеров. Так, птицы во многом повлияли на проектирование летательных аппаратов. Однако теперь ученые обратили внимание на еще более древних обитателей неба – птерозавров, которые жили миллионы лет назад.
Команда исследователей из Манчестерского университета выяснила, что внутренняя структура костей птерозавров может стать основой для разработки более легких и прочных материалов для самолетов будущего.
Уникальная структура костей
Птерозавры были первыми позвоночными, освоившими активный полет с помощью взмахов крыльев. Их размеры варьировались от небольших особей с размахом крыльев около 2 метров до гигантов, достигающих 10 метров. Такая крупная анатомия требовала инженерных решений, позволяющих поддерживать прочность и легкость крыльев, основу которых составлял всего один удлиненный палец.
Используя передовые методы рентгеновской компьютерной томографии (XCT), ученые смогли изучить окаменелые кости птерозавров с беспрецедентной точностью – до 0,002 мм. Впервые была составлена детальная 3D-карта структуры костей, выявившая сложную сеть крошечных каналов и пор.
Эти микроскопические структуры играли не только биологическую роль, обеспечивая питание и рост костей, но и выполняли важные механические функции. Они делали кости легкими, но при этом чрезвычайно прочными, предотвращая образование трещин и распределяя нагрузку.
Потенциал для авиации будущего
Полученные данные могут изменить подход к созданию авиационных материалов. Концепция "палеобиомиметики" предполагает использование принципов природных структур для проектирования инновационных инженерных решений.
На основе открытий ученых можно создать легкие и сверхпрочные компоненты для самолетов, а также интегрировать в них интеллектуальные функции – например, датчики или материалы с самовосстановлением. Одним из методов производства подобных структур может стать 3D-печать.
Эти результаты вдохновили исследователей на дальнейшие эксперименты. Они планируют проводить более детальные сканирования других древних видов, чтобы найти новые решения, которые помогут в разработке технологий будущего.
"Работа на микроскопическом уровне невероятно увлекательна. Большинство видов, когда-либо существовавших на Земле, вымерли не из-за недостатков своей конструкции, а из-за резких изменений окружающей среды. Кто знает, какие еще скрытые инженерные решения мы сможем обнаружить?" – отметил ведущий автор исследования, аспирант Манчестерского университета Натан Пили.
