Гибкая, как бамбук

Исследователи разрабатывают сталь, которая может изгибаться легко и без последствий для прочности конструкций, как бамбук.

Переменная плотность металла делает его гибким

Металл почти всегда предпочтительнее материалов природного происхождения, например, когда дело доходит до грубой силы или долговечности.

Так называемая эпоха стали, названная так благодаря достижениям времён промышленной революции, рассматривается как эпоха инноваций по сравнению с предыдущими эпохами, в которых древесина была доминирующим строительным материалом. Однако в целях повышения производительности металла сегодня учёные всё чаще обращаются к природе за подсказками.

Исследователи из Государственного университета Северной Каролины и Института механики Китайской академии наук в Пекине нашли способ улучшить механические характеристики металлов, изменив их внутреннюю структуру для копирования структуры бамбука.

Секрет кроется в том, что структурные ячейки в бамбуке, по мере приближения к внешней поверхности, различаются по размеру и плотности. Это и придаёт материалу прочность и гибкость.

Для сравнения, металлы обладают пространственно однородной структурой и обеспечивают высокую прочность только за счёт снижения пластичности. И наоборот, градиент (постепенный переход) внутренней структуры металла от больших до мелких зёрен делает его более прочным и одновременно более пластичным, то есть представляет собой комбинацию характеристик, недостижимых в обычных материалах.

По сравнению с обычной сталью, которая имеет предел напряжений 65,3 ksi и может быть растянута только до 5% её длины, сталь с градиентной структурой может выдерживать 72,4 ksi и может быть растянута до 20% своей длины.

Такой многообещающий результат указывает на значительные потенциальные улучшения в технологиях металлов, которые могут быть достигнуты путём копирования свойств биологических материалов.