Микроскопическая структура материала во многом определяет, насколько эффективно он сможет поглощать удары. Исследователи Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) выявили структуру, которая решает эту задачу особенно хорошо. Они напечатали на 3D-принтере кубики с фрактальными пустотами, которые могут принести пользу при создании шлемов, брони и других средств защиты.
В структуре ударопрочных материалов, как правило, имеются пустоты, способствующие рассеиванию ударных волн. Ученые постоянно экспериментируют в поисках оптимальной формы этих пустот. Среди них нанопенопласт, рисунки «елочка», «соты», микропузырьки и многие другие.
Объектом нового исследования ученых Лос-Аламосской лаборатории стали кубы с внутренними фрактальными пустотами разной конфигурации и размера. Исследователи изучили, насколько хорошо каждая конструкция выдерживает механическое воздействие ударных элементов, летящих со скоростью 1080 км/ч.
В процессе экспериментов было обнаружено, что чем сложнее внутренняя структура куба, тем лучше он рассеивает ударные волны. Некоторые кубики с фрактальными пустотами оказались в пять раз прочнее, чем «сплошные» аналоги из того же материала.
Ученые признают, что исследованные ими конструкции не обязательно являются самыми эффективными. Поэтому сейчас они изучают другие модели, полученные с помощью методов алгоритмической оптимизации.