D напечатанная рыбья чешуя может улучшить военную броню

AMBRIDGE, Массачусетс. - Броня для тела проделала длинный путь от бронированных пластинчатых доспехов Средневековья, но защитные структуры животных - такие как некоторые раковины и чешуя - все еще лучше самых современных искусственных механизмов с точки зрения подвижности и жесткости.

Исследователи в MIT теперь используют 3D печать, чтобы люди достигли скорости животных, изучая некоторые самые крепкие формы брони животных, особенно рыбью чешую, проектирут механизм, который соответствует гибкости, комфорту и длительности, найденной в мире природы.

"Мы хотим понять, как чешуя взаимодействует друг с другом, чтобы обеспечить подвижность, и в то же время жесткость и гибкость", сказал Свати Варсней, аспирант в MIT, LiveScience во время симпозиума по элегантной одежде в Гарвардском университете 15 ноября.

Такая биовдохновленная броня - также названная биоподражательной броней, потому что она подражает природе - существовала в течение многих лет, даже относящихся ко времени Римской империи, когда солдаты носили чешуйчатую металлическую одежду, напоминающую о рыбе или земноводной коже. Но недавние продвижения в 3D печати теперь позволяют исследователям создавать более близкие и эффективные естественные структуры, создавая невероятные модели чешуи и проводя детальные механические тесты, которые идентифицируют определенные внутренние структуры, которые образуют защиту.

 

Чешуя рыбы-дракона

Материаловед MIT Кристин Ортис и ее команда сосредоточились на исследовании Сенегальского бичира - трудно измеряемая рыба примерно 14 дюймов длиной (36-сантиметров), которая также известна как рыба-дракон из-за ее тонкого тела и остроконечных спинных плавников.

Чтобы изучить чешую рыбы-дракона – которая сделана почти полностью из естественной керамики - команда сначала отделяет образцы от живой рыбы, Ортис объяснила во время лекции симпозиума. Чешуйки так тверды, что команда  использует пилу, чтобы удалить их, но рыбе это не вредит и снова вырастает новая чешуя в течение нескольких недель, сказала Ортис.

Команда исследует чешую, используя микроскоп и 3D сканирование, и в конечном счете создает 3D напечатанные модели - увеличенные больше чем в 10 раз от натурального размера - чтобы провести механические тесты, которые иначе было бы чрезвычайно трудно выполнить в реальных, и намного меньших, размерах.

В исследованиях их сканирования команда обнаружила, что рыбья чешуя сглаживает выступы в соответствующие углубления, которые позволяют связать все вместе как части пазла. Точное расположение чешуек изменяется телом в зависимости от диапазона движения, требуемого в различных местах, сказала Ортис. Такие изменения могут помочь сообщить, как броня может быть скроена по человеческому телу, чтобы защитить области высокой подвижности, такие как локти, и с более низкой подвижности, таких как предплечья.

 

Физический состав керамического слоя также способствует его длительности, обнаружила команда: керамика выдерживает трещины таким образом, что энергия рассеивает внутрь, вместо того, чтобы быть направленной наружу, как делают другие хрупкие материалы.

 

Военное и другое применение

Команда будет использовать результаты экспериментов для проверки различных комбинаций материалов и структур с потенциально широким применением. Работа финансируется, частично, армией США, таким образом, их результаты имеют военное применение, но так же они надеятся расшириться до других сфер человеческой деятельности. Например, чешуйчатая броня, сделанная из огнеупорных материалов, такой как керамика, могла предоставить тепловую защиту пожарным, или материал более легкого веса мог формироваться, чтобы создать гибких нашейники для футболистов, сказал Вэршни.

"Наша цель дает пользователю подвижность," сказал Вэршни. "После того, как мы решим это, тогда мы сможем начать говорить о длительности, и длительность различных систем будет зависеть от материалов, которые в них будут использоваться."

В дополнение к их исследованиям рыбы-дракона команда анализирует структуры другой бронированной рыбы, включая трехъиглую колюшку и бронированную зубатку, чтобы сравнить различные естественные системы и в конечном счете привередливо выбрать наборы качеств, наиболее подходящие для человеческой защиты.

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: