Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) разработали легкие миниатюрные элементы, которые соединяются вместе как кирпичики LEGO. По словам исследователей, новый материал может революционизировать аэрокосмическую и строительную отрасли.
Описание нового метода конструирования объектов приводится в статье, опубликованной на этой неделе в журнале Science. Автор работы Нейл Гершенфелд, руководитель Центра частиц и атомов Массачусетского технологического института, сравнивает созданную им структуру из крошечных, одинаковых, скрепляемых деталей с кольчугой. Детали новой геометрической формы, предложенной научным работником MIT Кеннетом Ченом, образовывают структуру, которая в 10 раз прочнее такой же структуры из сверхлегких материалов, известных сегодня науке. Новая конструкция легко поддается разборке и также легко собирается заново, что позволяет быстро исправлять повреждения или менять конфигурацию.
Строительные элементы могут выпускаться серийно. Новая технология не требует больших производственных площадей и позволяет использовать значительно меньше материала для сборки таких масштабных конструкций, как самолеты, мосты и ракеты — уменьшается потребление топлива, снижаются производственные и эксплуатационные расходы.
Данная технология применима ко всему, что необходимо заставить двигаться или запустить в космос, говорит Чен, который осенью этого года займет должность инженера в Исследовательском центре Эймса агентства NASA (Ames Research Center, ARC).
В настоящее время Гершенфелд и Чен разрабатывают робота-сборщика, который смог бы ползать по поверхности возводимой конструкции, добавляя один за другим дополнительные элементы.
В традиционном производстве с использованием композитных материалов существует определенный риск повреждения крупных соединений. Новые конструкции выполнены путем соединения множества отдельных крошечных композитных элементов в единое целое, что наделяет их прочностными качествами более мощных сооружений. Конструкция принимает нагрузку и равномерно распределяет ее по всей решетчатой структуре.
Новая модульная система более надежна, поскольку исключает возможность внезапной крупной поломки. Все повреждения могут быть быстро и легко восстановлены.
Созданный в стенах MIT строительный элемент повторяет кристаллическую структуру перовскита, редкого минерала, образующего нижнюю мантию Земли. Хотя отдельные элементы можно удалить из конструкции с целью ремонта или изменения конфигурации, риск того, что конструкция развалится сама по себе, отсутствует полностью, уверяют ученые.
Исследователи продемонстрировали, как комбинирование различных типов деталей позволяет создавать трансформируемые структуры одинаковой геометрической формы, но с различной прочностью в зависимости от вида нагрузки.
