Разработанный учеными новый материал может привести к созданию более легких и безопасных автомобилей
Композитные и углеродные материалы давно используются в автомобильной промышленности с целью повышения эксплуатационных качеств премиальных моделей и спорткаров. Технологии не стоят на месте, и передовые синтетические компоненты обретают все более совершенные формы и качества.
Высокопрочный метаматериал
Ученые разработали новый материал с трехмерной печатью, который изготавливается на основе широко используемых углеродных пластиков. Ожидается, что новая элементная база позволит делать автомобили более легкими и безопасными.
Разработкой занимаются инженеры Университета Глазго, предложившие в качестве готового изделия метаматериал с пластинчатой структурой. Одним из его отличительных качеств является повышенная стойкость к ударам.
Метаматериалы сами по себе представляют класс синтетических ячеистых твердых тел, которые имеют уникальные свойства, не встречающиеся в природе.
Инновационный форм-фактор
Структура пластины-решетки — лишь одна из форм представления конструкции метаматериала. Это кубическая компоновка, образованная пересекающимися слоями пластин. Данная конструкция демонстрирует впечатляющую жесткость и прочность. Плюс к этому добавляется и свойство легкости, обеспеченное свободными пространствами-ячейками в структуре.
Композит разработанного метаматериала формируется на основе смеси полипропилена и полиэтилена. То есть это относительно дешевая основа, которую, например, можно получить из отходов пластмассы после переработки. Также в исходной структуре используются многостенные углеродные нанотрубки – крошечные нити, построенные из углеродных атомов.
Процесс изготовления
Еще одна инновация проекта ученых из Глазго заключается в применении 3D-печати. На специальном принтере изготавливалась конструкция пластин-решеток. На следующем этапе готовая структура подвергалась серии испытаний на принятие удара от падающего груза массой около 17 кг с разных высот. Причем в тестах участвовали разные конструкции, в том числе гибридного типа. Например, были сочетания простого куба со сложными многогранными элементами. Самой прочной оказалась конструкция, в которой применялись разные конфигурации спайки пластин и решеток.
Возможности для применения
Разработанный материал благодаря успешному применению нескольких передовых технологий из практической механики был наделен сразу несколькими сверхценными качествами. Базовыми можно назвать легкость и физическую устойчивость. Эта комбинация эксплуатационных свойств в ближайшей перспективе сделает материал привлекательным для автомобильного производства. И конструкторы, и дизайнеры заинтересованы в использовании компонентов для сборки легких кузовов, которые при этом не снизят показатели безопасности транспортного средства. Можно сказать, речь идет о замене алюминиевых сплавов, которые широко применяются в автомобильной и авиационной промышленности. Но композит обеспечит более высокую ударопрочность в сравнении с металлом.