Hi-Tech новости 19 Марта 2015 года
Данная новость была прочитана 2690 раз

CompMechLab® Hi-Tech News. Бионический дизайн. В США разрабатывают бионическую броню - для создания защитной системы будущего исследователи изучают принципы строения рыбьей чешуи, змеиной кожи и крыльев бабочки

При разработке бронежилетов нового поколения ученые все чаще обращаются к идеям, подсказанным природой. Команда исследователей бостонского Северо-Восточного университета (Northeastern University) планирует добиться оптимального соотношения прочности и легкости создаваемой брони благодаря конструктивным решениям, в основе которых - принципы строения рыбьей чешуи, змеиной кожи и крыльев бабочки.

Чешуе рыбы посвящено множество исследований, поскольку она, с одной стороны, обеспечивает надёжную защиту, а с другой –  не ограничивает свободу движений. В большинстве этих работ учёные сосредотачивались на устройстве самих  чешуек, а также на их прочностных и  защитных свойствах. Научный сотрудник Инженерного колледжа  Северо-Восточного университета Ранаджай Гош (Ranajay Ghosh) и его коллеги выбрали другой подход.

«В нашей работе мы сфокусировались на контактном взаимодействии как самих чешуек, так и кожи, к которой они прикреплены», - объясняет Ранаджай Гош.

Ранаджай Гош подчеркивает, что в рамках проекта исследуется взаимный контакт чешуек и их взаимодействие с материалом, к которому они прикрепляются
Ранаджай Гош подчеркивает, что в рамках проекта исследуется взаимный контакт чешуек и их взаимодействие с материалом, к которому они прикрепляются. Фото:  northeastern.edu

 

Разрабатываемая броня состоит из двух слоев - мягкой  основы и встроенных в неё пластинок-«чешуек», распечатанных на 3D-принтере. При помощи созданной математической модели исследователи изменяли размер и порядок крепления пластин на разных типах подложек, чтобы определить, как это повлияет на защитные свойства и гибкость конструкции, и добиться оптимального соотношения этих характеристик.

В Северо-восточном университете (Northeastern University)  изучают, как на защитные функции влияют  форма и расположение чешуек, а также свойства материала, из которого сделана удерживающая их основа
Исследователи изучают, как на защитные функции влияют  форма и расположение чешуек, а также свойства материала, из которого сделана удерживающая их основа. Фото:  northeastern.edu

 

«В природе чешуйчатые структуры оптимизированы для различных целей – одни, в первую очередь,  выполняют  защитные функции (например, у рыб), другие обеспечивают необходимую подвижность (у змей), третьи дают оптические эффекты окраски  (у бабочек). Теоретически, можно разработать броню, которая объединила бы все эти свойства», - говорит Ранаджай Гош.

Характеристики чешуи у разных видов животных
Изображение:  northeastern.edu


​Для этого команда исследователей экспериментирует также с различными материалами и технологиями производства. При этом учитывается, что броня должна выдерживать удары большой мощности и быть устойчивой к высоким температурам.

«У нас есть возможность создать более эффективную защиту, чем та, что встречается в природе, - отмечает Гош. – Поскольку в нашем распоряжении более широкий ассортимент материалов, которые мы можем использовать».

О Северовосточном университете

Северо-Восточный университет (Northeastern University) — частный исследовательский университет в Бостоне, штат Массачусетс (США). Вуз ведёт историю с 1898 года. В настоящее время на базе  Северо-Восточного университета работает более 30 исследовательских центров, финансируемых из федерального бюджета.

Инженерный колледж (аналог факультета в РФ) Северо-Восточного университета известен междисциплинарными научными исследованиями и образовательными программами, в частности, в сферах энергетики, экологии, здравоохранения и безопасности, которые выполняются при поддержке государства (более 30 млн долларов годового федерального финансирования).

Статья подготовлена по материалам сайтов gizmag.com и northeastern.edu

 

 

Новости на сайте по теме публикации: