Животные вдохновили ученых на создание гибкой брони

Животные вроде крокодилов, броненосцев, рыб (например, миссисипский панцирник и арапаима обладают естественной защитной бронёй из "черепицы" жёстких пластин, встроенных в мягкие ткани.

Для создания новой брони инженеры-механики обратили внимание на животных вроде броненосцев и крокодилов (фото Francois Barthelat).

Коллагеновые структуры объединяют жёсткие блоки-остеодермы, это увеличивает гибкость покрытия без значительного ущерба для прочности (в отличие от жёсткого монолитного минерального покрытия). Так называемые кожные окостенения (те самые небольшие пластины) многофункциональны. Они могут обеспечивать не только защиту от зубов хищника, но и обладают окраской, помогают терморегуляции и даже создают гидродинамическое сопротивление.

Команда инженеров-механиков во главе с доцентом университета МакГилла Франсуа Барзелатом (Francois Barthelat) разрабатывает новые материалы, имитирующие естественную защиту животных.

В лаборатории исследователи использовали лазер, чтобы вырезать гексагональные сегменты из стеклянной пластины, которые затем были прикреплены к мягкой полимерной подложке с помощью силиконового клея. Инженеры проверили свою гибкую броню, пытаясь проткнуть её острой стальной иглой. По сравнению с несегментированным стеклом, броня показала увеличение прочности до 70%.

"Самым удивительным оказалось то, что наша вдохновлённая природой сегментированная броня оказалась прочнее той же системы без сегментов, – говорит Барзелат. – Предполагается, что эта конструкция не только обеспечит гибкость, но и улучшит защиту".

Изобретатели считают, что новому материалу можно будет найти применение при создании защитных покрытий, гибкой электроники и персональных "доспехов".

При изготовлении лабораторных образцов было использовано стекло, но Барзелат говорит, что его команда сейчас изучает лучшие материалы, такие как сверхпрочная керамика.

Подробнее об изобретении рассказывает научная статья в журнале Bioinspiration and Biomimetics.