Использование трубчатых конструкций, подобных тем, что можно встретить в организме человека, позволяет значительно повысить устойчивость материала к распространению трещин и внезапным разрушительным деформациям.
Инженеры из Принстона разработали материал на основе цемента, который в 5,6 раз более устойчив к повреждениям, чем стандартные аналоги. Этот материал создавали с оглядкой на архитектуру жесткого внешнего слоя человеческой кости, пишет Tech Xplore.
Ученые вдохновлялись кортикальной костью — плотной внешней оболочкой бедренных костей, которая обеспечивает прочность и защищает от переломов. Кортикальная кость состоит из эллиптических трубчатых компонентов, известных как остеоны, слабо встроенных в органическую матрицу. Эта уникальная архитектура отклоняет трещины вокруг остеонов, что повышает общую устойчивость к распространению трещин.
Разработанная командой биотехнологов конструкция включает цилиндрические и эллиптические трубки внутри цементного теста. Эти трубки взаимодействуют с распространяющимися трещинами, за счет чего разработка становится более устойчивой к повреждениям. Усиленное взаимодействие трещины и трубки инициирует механизм поэтапного упрочнения, при котором трещина сначала захватывается трубкой, а затем ее распространение задерживается, что приводит к дополнительному рассеиванию энергии при каждом взаимодействии и на каждом этапе.
