№ 3

Сентябрь/2022

Russian Traveler 03/2022

Как морские ракушки могут защитить космические корабли

Фото: Brett Latter

Физик Чад Маккой готовит образцы нового материала для тестирования в Sandia Labs

Новый материал, вдохновленный раковинами моллюсков, будет стоить совсем недорого.

Вдохновленные морскими ракушками, ученые из Sandia National Laboratories разработали новый универсальный материал, который может найти применение в защите космических кораблей или термоядерных установок. По словам разработчиков, этот материал прочный, легкий и термостойкий, при этом недорогой. 

Морские ракушки известны своей прочностью. Они приобрели это свойство благодаря уникальной структуре, состоящей из чередующихся слоев органических и неорганических материалов. Неорганические слои обеспечивают прочность, а органические белки «склеивают» их вместе, обеспечивают амортизацию и предотвращают распространение трещин между слоями.

Ученые Sandia воспроизвели эту структуру, чтобы создать собственный материал. В их случае органические слои материала состояли из сажи, изготовленной из жженого сахара, а неорганические слои – из кремнезема. По словам ученых, этот прочнейший материал весит всего несколько микрограммов на слой.

Результаты показали, что материал имеет твердость более 11 гигапаскалей (ГПа) и модуль упругости (по сути, жесткость) 120 ГПа. Он также продемонстрировал исключительную способность выдерживать нагрев: исследователи протестировали его при температуре более 1150 °C и выяснили, что он должен выдерживать температуры до 1650 °C.

При этом создание материала обошлось недорого. Разработчики оценивают стоимость квадрата материала площадью в пять сантиметров в 25 центов. Аналогичная бериллиевая пластина стоит сотни долларов. Кроме того, новый материал относительно безвреден для окружающей среды, требуя добавления только этанола в процессе производства.

Это удивительное сочетание свойств означает, что новый материал, вдохновленный морскими раковинами, может быть очень полезен для защиты космических кораблей, будучи способным выдерживать тепло при запуске и защищать от ударов крошечных обломков. Сведение к минимуму веса и стоимости также имеет решающее значение для космических запусков, пишут ученые.

Как ракушки помогут хирургам

Однажды ученые смогли синтезировать экологически чистый материал для создания новой костной ткани из ракушек синей мидии. Его можно будет применять в стоматологии и имплантологии.

Среди материалов для создания новой костной ткани или замены поврежденной кости наиболее предпочтителен гидроксиапатит (ГАП) – основной минеральный компонент костей и зубов. Этот материал обладает биосовместимостью и биоактивными свойствами, он может легко интегрироваться в костную ткань и прилегающие к ней участки ткани. Кроме того, ГАП способен взаимодействовать с молодыми клетками костной ткани - остеобластами, положительно влияя на их рост и деление. Его частицы и получили ученые из раковин мидии.