Некоторые пористые структуры показали прочность на сжатие выше, чем у аналогичного сплошного материала, а также широкий диапазон значений упругости

САМАРА, 12 января. /ТАСС/. Химики Самарского политеха открыли новые пористые материалы с оптимальным отношением прочности к плотности. Они могут применяться в различных инженерных решениях, создании стройматериалов и медицинских имплантов, сообщили ТАСС в пресс-службе университета.

"Команда ученых Международного научно-исследовательского центра по теоретическому материаловедению (МНИЦТМ) Самарского политеха под руководством доктора химических наук Владислава Блатова разработала метод построения фактически неограниченного числа таких поверхностей на основе топологического анализа атомных сеток природных кристаллов. На основе этих поверхностей было получено более 200 пористых структур, изучены их механические свойства и определены самые перспективные из них. Результаты последних исследований описаны в статье", - сообщили в политехе.

Как пояснили в политехе, создание структур с оптимальным соотношением прочности к плотности - одно из актуальных направлений современного материаловедения. Ученые работают над получением легких и прочных материалов, обладающих макроскопическими и упорядоченными пористыми структурами, которые еще называют трех-периодическими. В политехе обнаружили естественные аналоги искомых структур.

"Мы подсмотрели идеальные трех-периодические структуры у природы. Некоторые кристаллы, например цеолиты, обладают атомными сетками с явно выраженными порами. Топологический анализ этих сеток позволяет выделить из них трижды периодические, в том числе минимальные поверхности. Изготавливая саму поверхность конечной толщины из одного материала и заполняя непересекающиеся поры веществами с другими характеристиками, получаем композитные структуры с разнообразными функциональными свойствами", - пояснил доктор физико-математических наук, заместитель директора МНИЦТМ по научной работе Александр Крутов.

Ученые смоделировали новые структуры на компьютере, а наиболее перспективные модели изготовили на 3D-принтере. Некоторые пористые структуры показали прочность на сжатие выше, чем у аналогичного сплошного материала, а также широкий диапазон значений упругости. Это делает материалы, обладающие такой структурой, подходящими для применения в различных инженерных решениях.

В ходе совместных экспериментов со специалистами кафедры "Производство строительных материалов, изделий и конструкций" Самарского политеха пористую модель заполняли цементом и подвергали нагрузкам. Материал продемонстрировал высокую прочность, его использование в перспективе может привести к существенному облегчению строительных конструкций. Также полученные пористые материалы имеют перспективу применения при создании костных имплантов. Связная пористая структура позволит кости и кровеносным сосудам прорасти через имплант и органически встроиться в тело, пояснили в политехе. 

РоссияСамарская область