Команда специалистов, включающая сотрудников Массачусетского технологического института, изготовила сталь нового типа, имитирующую структуру кости для повышения устойчивости к давлению.
Материал, описанный в Science, подойдет для нагруженных конструкций, вроде мостов или каркасов небоскребов.
Основная проблема стали – склонность к формированию микроскопических трещин, ведущих к разлому. Повторяющие циклы нагрузки, вроде ежедневного часа пик на мосту, способствует такому разрушению. Часто трещины не видны до обрушения конструкции.
Кости, в свою очередь, лучше переносят нагрузку за счет сложной внутренней структуры. Она меняется в зависимости от масштаба – тонкие вертикально-ориентированные волокна собираются в большие цилиндры.
Для имитации такого разнообразия исследователи изготовили сталь с тонкими, чередующимися наномерными слоями с разной кристаллической структурой. Некоторые из них достаточно нестабильны, чтобы менять форму при нагрузке. Такая сложная структура препятствует распространению трещин по прямой линии, замедляя разрушение материала и продлевая срок службы конструкции.
Соавтор проекта, материаловед из МТИ Джем Тасан, признает, что сталь должна пройти множество дополнительных тестов перед вводом в эксплуатацию. Но использованные в исследовании принципы можно применить и для других металлов со смешанным составом.