Международная группа ученых из Университета Кюсю (Япония), Института Макса Планка (Германия) и Массачусетского технологического института разработали суперсталь. За образец они взяли кость человека — она легкая, прочная и устойчива к образованию трещин, благодаря своей иерархически организованной структуре. В результате у нового материала дольше не возникает явление, известное как усталость металла. Свои результаты разработчики изложили в статье в журнале Science.
Кости человека имеют сложную структуру — на наноуровне крошечные коллагеновые волокна организованы примерно как ламинат, т.е. с разными слоями волокон, ориентированными в разных направлениях. На микроуровне кость имеет решетчатую структуру и особым образом расположенные пустоты, благодаря которым кость становится легкой и одновременно прочной.
Новая суперсталь имеет сходную структуру на наноуровне. Помимо слоев, которые помогают ограничить распространение уже существующих трещин только слоем, в котором они возникли, в материале использованы различные сплавы с различной прочностью. Благодаря такому устройству возникающие трещины распространяются каждая своим путем, что помогает предотвратить ее разрастание. Кроме того, поскольку некоторые области гибче других, энергия повторяющихся нагрузок абсорбируется и порой может закрыть образовавшуюся микротрещину.
Благодаря всему этому новая сталь гораздо более устойчива к усталости металла, что позволит использовать ее для создания множества конструкций — например, мостов и космических кораблей — менее подверженных неожиданному разрушению.
[Иллюстрация: разноцветные пятна показывают различные компоненты материала M. Toyama et al ]
