В австралийском университете RMIT ученым удалось создать удивительный материал, который не просто плавает — он делает это даже после серьезных повреждений. Речь идет о так называемом плавучем металлополимерном метаматериале, основой которого стал титан — металл, который сам по себе тонет, как камень. Но исследователи нашли способ сделать его легче воды, не жертвуя при этом прочностью.
Вот в чем хитрость: титан — это сплав Ti-6Al-4V, который в обычном виде в четыре раза тяжелее воды. Из него уже строят морские конструкции, устойчивые к штормам, но они не плавают. Чтобы заставить металл держаться на поверхности, ученые применили закон Архимеда: создали объемную, но очень легкую конструкцию. Однако классический подход не подходил — любая пробоина заполняла бы материал водой, и он бы утонул. А для морских сооружений важна именно долговечность и способность выдерживать нагрузки.
Тогда команда придумала оригинальное решение: с помощью лазера они напечатали из титана кубик, состоящий из тонких трубок (толщиной всего 0,2 мм) с внутренними каналами диаметром от 2,5 до 4 мм. Затем внутрь этих трубок закачали полиуретановую пену, которая расширилась и заполнила все пространство. В результате получился метаматериал: титан, полиуретан и пузырьки воздуха в пене слились в одно целое. При этом вода свободно циркулирует через конструкцию, но не проникает внутрь трубок — это и обеспечивает плавучесть.
На испытаниях материал показал отличные результаты: он плавал как в пресной, так и в соленой воде. Но самое интересное — даже после сильных повреждений, когда кубик трескался и частично разрушался, он продолжал держаться на поверхности. Плавучесть сохранялась до тех пор, пока конструкция не была смята настолько, что ее объем почти исчез. Тогда комок титана, лишившись воздуха, наконец-то утонул. Это значит, что из такого материала можно создавать объекты, которые выйдут из строя задолго до того, как начнут тонуть — и это дает время на ремонт или замену.
Таким образом, ученые не только научили титан плавать, но и сделали его более надежным для применения в экстремальных условиях. Возможно, вскоре такие материалы найдут применение в морской инженерии, где важны одновременно прочность и способность выживать в сложных условиях.
