Vedci vytvorili materiál, ktorý odolá aj vesmírnemu projektilu. Inšpiroval ich podmorský zabijak

Niektoré z najgeniálnejších technológií vznikli pozorovaním prírody. Najnovšie sa vedci pozreli pod hladinu oceánu, konkrétne na krevetu mantis, ktorá je známa extrémne silným úderom. Tým dokáže rozdrviť lastúru mušle silou porovnateľnou so streľbou z malej pištole. Na tému upozornil portál Phys.org.

Podmorský ninja

Podmorský pestrofarebný predátor zaujme nielen výzorom, ale aj svojimi vlastnosťami. Teraz sa stal vzorom pre vývoj nového nárazuodolného materiálu, ktorý by mohol nájsť využitie v letectve, výrobe nepriestrelných skiel, ochranných prilieb či pancierových prvkov budov. Vedci napodobnili špeciálnu vnútornú štruktúru známeho panciera, označovanú ako Bouligandova štruktúra. Tá pripomína rotujúce vrstvy preglejky a v prírode je známa svojou schopnosťou efektívne rozptyľovať energiu nárazu.

Podľa Edwina Chana, materiálového inžiniera z amerického Národného inštitútu pre normy a technológie (NIST), ide o významný krok vpred v oblasti bioinšpirovanej konštrukcie materiálov. Výsledky výskumu môžu výrazne prispieť k ochrane satelitov a vesmírnych lodí pred mikrometeoritmi či troskami pohybujúcimi sa na orbite.

S myšlienkou výskumu prišla postdoktorandka Sujin Lee, ktorú fascinovalo, ako môže končatina krevety modlivky vydržať také extrémne nárazy bez poškodenia. Spolu s Chanom preto vytvorili syntetické Bouligandove štruktúry z celulózových nanokryštálov, teda látky, ktorá sa prirodzene vyskytuje v rastlinných vláknach.

Nanokryštály sa samy organizovali do tenkých vrstiev, ktoré výskumníci usporiadali do vzoru pripomínajúceho preglejku. Ich vlastnosti následne upravili pomocou vysokofrekvenčných zvukových vĺn a z materiálu vytvorili tenké fólie, ktoré slúžili ako testovacie vzorky.

Odolá aj guľke

Výskumníci na vrstvy následne vystrelili silikátové mikronáboje rýchlosťou až 600 metrov za sekundu, čo je takmer dvojnásobok rýchlosti guľky z bežnej pištole. Niektoré vrstvy síce utrpeli drobné deformácie, no iné dokázali náraz efektívne „odraziť“, pričom sa projektil správal podobne ako tenisová loptička dopadajúca na zem.

Získané snímky z ultrarýchlej kamery ukázali, že po náraze síce zostala trvalá stopa, no projektil sa zároveň odrazil späť. Rozdiely v správaní záviseli od hrúbky vrstiev. Tenšie fólie absorbovali náraz do hĺbky, zatiaľ čo hrubšie štruktúry lepšie rozptyľovali rázové vlny.

Vedci zároveň zistili, že mechanické vlastnosti materiálu sa dajú cielene upravovať zmenou parametrov, ako sú hrúbka či hustota vrstiev. Táto prispôsobiteľnosť otvára cestu k vývoju ochranných materiálov na mieru, od odolného skla až po konštrukčné prvky schopné odolať výbuchom alebo iným extrémnym silám.

„Tieto zistenia ukazujú, že existujú rôzne prístupy k tomu, ako navrhnúť materiály schopné absorbovať náraz. Pochopenie fungovania prírodných štruktúr nám pomáha vytvárať odolnejšie a trvácnejšie technológie,“ vysvetľuje Chan. „Ak ste boxer v ringu, chcete zvládnuť deväť kôl, nielen jedno.“

Výskum NIST, ktorá bola uverejnená v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences, je súčasťou snahy vytvárať pokročilé metódy merania a vývoja materiálov, ktoré nájdu využitie aj v americkom priemysle. Tento projekt je preto nielen fascinujúcim príkladom inšpirácie prírodou, ale aj konkrétnym príspevkom k budúcim technológiám, ktoré musia obstáť v extrémnych podmienkach.

Čítajte viac z kategórie: Novinky