Балки из фрактальных структур
Фрактальная структура представляет собой конструкцию, построенную из множества одинаковых элементов-шаблонов. Такая конструкция обладает изменяемой прочностью, подстраивающейся под конкретные условия.
Исследователь Йонг Мао из Университета Ноттингема уверен, что строительные балки, разработанные им на основе фрактальных структур, будут аж в десять тысяч раз прочнее стальных. Насколько это много, нетрудно оценить, если учесть, что по прочности сталь в производстве балок сегодня вне конкуренции.
К тому же балки из фрактальных структур заметно легче по массе. Технология производства нового типа балок довольно сложна и состоит из нескольких повторяющихся процессов. Они могут быть оптимально реализованы только с использованием 3D-принтера.
Уже с его помощью построены опытные экземпляры. Учёный говорит, что прочность и жёсткость его балок можно менять в зависимости от конкретного строительного объекта, с максимальным удобством распределяя нагрузку. Идея фрактальных структур, по словам Мао, не является изобретением человечества, а взята у самой матери-природы.
Примеров здесь можно найти сколько угодно: лист папоротника, снежинка, ребристый стебель кактуса, даже структура молекулы. Производство балок из фрактальных структур менее затратно и даёт меньше отходов. Правда, как и всякая передовая разработка, конструкция не лишена недостатков.
Балки из фрактальных структур крайне неустойчивы к воздействию дефектов. Даже едва заметный изъян приведёт к ощутимой потере прочности, поскольку нет дополнительных материалов, способных поддержать нагрузку. Но учёный говорит, что уже в этом году сможет предоставить новый вариант разработки, в котором все недочёты будут устранены.
Производство экспериментального образца в лабораторных условиях проходило так: на 3D-принтере учёные построили фрактальную структуру, представляющую собой полую раму из специального полимера.
Затем проанализировали нагрузочный эффект модели и построили новую модель, в которой были скорректированы «слабые места» первой; таким же образом изготовили третью и все последующие, пока не добились оптимальной настройки модели. Ожидается, что на полимерах будут основаны и промышленные образцы балок, которые поступят в широкую продажу.
Загрузка ...