Говорят, что природа дает нам все, что нам нужно. Новое исследование, опубликованное в Springer's Journal of Materials Science, может подтвердить это утверждение. Исследователи из Института литейного производства RWTH Аахенского университета в Германии и группы биомеханики растений Фрайбургского университета в Германии разработали гибрид алюминия, который можно использовать для оптимизации технических компонентов и безопасных материалов. И вдохновение пришло из неожиданного источника - кожуры плода помело (Citrus maxima).
Плоды помело имеют массу от одного до двух килограммов, но способны выдерживать ударные нагрузки, возникающие в результате падения с высоты более 10 метров. Ударопрочность плода в основном обусловлена иерархической структурой кожуры, которая состоит из градуированной пены, армированной волокнами. Новый алюминиевый гибрид является продуктом биотехнологического подхода, сочетающего металлы с различными механическими свойствами, которые отражают эти естественные структуры и имитируют прочность кожуры помело.
Чтобы использовать способность помело поглощать энергию удара, процесс «литья в блочную форму» был изменен, и состав распорки пенопласта помело был перенесен на металлический гибрид. Этот гибрид состоит из очень пластичного чистого алюминия в центре и высокопрочного алюминиево-кремниевого сплава во внешней оболочке.
Композит обладает гораздо более высокой прочностью на растяжение (силой, необходимой для разрушения чего-либо), чем чистый алюминий, и гораздо более высокой пластичностью (способностью выдерживать постоянные изменения формы), чем алюминиево-кремниевый сплав. Эта новая комбинация материалов демонстрирует новое поведение под нагрузкой, и авторы предлагают использовать безопасные материалы как лучшее и наиболее очевидное применение созданного ими нового композитного материала на основе биологического материала.
«Требования проектировщиков и потребителей к будущим компонентам будут возрастать в будущем», - сказал Себастьян Ф. Фишер из RWTH Aachen University, ведущий автор исследования. «Основной причиной этого является потребность в энергосберегающих и легких продуктах, особенно в автомобильной промышленности. Эти проблемы могут быть решены за счет улучшенных свойств материалов или композитов. И хотя разработка новых материалов становится все труднее, объединение из разных материалов с разными свойствами имеет большие перспективы."