Команда RMIT из Австралии напечатала на 3D-принтере плавающую титановую решётчатую структуру

Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа под руководством учёных Королевского мельбурнского технологического института (RMIT University) напечатала на 3D-принтере титановую решётчатую структуру, которая способна сохранять плавучесть даже после серьёзных повреждений. Это первая зарегистрированная плавающая металлическая гибридная решётчатая метаматериальная структура.

Эта титановая решётка состоит из полых взаимосвязанных титановых стоек, заполненных полиуретановой пеной. Вода может проходить через открытые пространства решётки, а герметичные стойки обеспечивают плавучесть всей конструкции; лабораторные образцы плавали в пресной воде более двух месяцев.

Ведущий исследователь Центра аддитивного производства (Centre for Additive Manufacturing) RMIT Джордан Норонья пояснил, что металлические решётчатые структуры могут быть чрезвычайно лёгкими — их плотность составляет менее одной десятой плотности воды, — однако их внутренние пространства открыты и взаимосвязаны, и при попадании воды они тонут. Исследовательская группа заполнила полиуретановой пеной только полые титановые стойки, создав структуру, через которую может протекать вода, но которая при этом сохраняет плавучесть даже после серьёзных трещин и повреждений. Принцип заключается в том, что мельчайшие герметичные ячейки пены удерживают газ, предотвращая попадание воды в полые стойки.

Для описания плавучести таких структур исследовательская группа предложила показатель «плотность каркаса», который учитывает только водонепроницаемые части — титановые стенки и герметичные заполненные пеной каналы, — не включая общий объём материала. Норонья отметил, что это даёт инженерам простое правило проектирования: если плотность каркаса ниже плотности окружающей жидкости, структура будет плавать, даже если вода протекает через все внешние отверстия.

Испытания показали, что при одинаковой плотности прочность этой решётки на 70% выше, чем у нержавеющей стали или полиэтилена высокой плотности. После двухнедельного воздействия морской воды в заливе Порт-Филлип (Port Phillip Bay) образцы потеряли 0,15% массы и менее 1% прочности. Напечатанный на 3D-принтере буй сохранял устойчивость в резервуаре, наклонённом на 45 градусов, без использования корпуса, покрытий или дополнительных плавучих устройств.

Руководитель проекта, выдающийся профессор Ма Цянь, сообщил, что команда планирует увеличить размеры компонентов и провести испытания долгосрочных характеристик структуры в морской и глубоководной среде. Он добавил, что, изменяя материалы внутри титанового каркаса, можно создавать аналогичные структуры, адаптированные для таких применений, как поглощение энергии, терморегуляция и контроль вибрации.