Ученые Самарского политеха создали новые пористые материалы

Ученые Международного научно-исследовательского центра по теоретическому материаловедению Самарского политехнического университета разработали метод создания пористых материалов с улучшенными свойствами.

Команда под руководством доктора химических наук, директора центра Владислава Блатова разработала метод построения фактически неограниченного числа трех-периодических поверхностей на основе топологического анализа атомных сеток природных кристаллов. На основе этих поверхностей было получено более 200 пористых структур, изучены их механические свойства и определены самые перспективные из них. Результаты исследований описаны в статье в научном журнале.

Доктор физико-математических наук, заместитель директора центра по научной работе Александр Крутов пояснил, что ученые использовали идеальные трех-периодические структуры, которые встречаются в природе. Некоторые кристаллы, например цеолиты, обладают атомными сетками с явно выраженными порами. Топологический анализ этих сеток позволяет выделить трижды периодические в том числе минимальные поверхности. Изготовляя саму поверхность конечной толщины из одного материала и заполняя непересекающиеся поры веществами с другими характеристиками, получаем композитные структуры с разнообразными функциональными свойствами. Кроме того, за счет разветвленной структуры они обладают большой площадью поверхности.

Кандидат физико-математических наук, младший научный сотрудник центра Михаил Смольков рассказал, что компьютерное моделирование показало широкий диапазон значений упругости и выраженную анизотропию — механические свойства существенно зависят от направления нагрузки. Это открывает широкие возможности для применения подобных структур в различных инженерных решениях. Наиболее перспективные модели были изготовлены из PLA-пластика методом 3D-печати.

Ученые провели серию экспериментов, один из них — совместно со специалистами кафедры производства строительных материалов, изделий и конструкций Самарского политеха. Пористую модель заполняли цементом и подвергали различным нагрузкам. Материал, армированный пластиком, продемонстрировал высокую прочность. В перспективе это может привести к существенному облегчению строительных конструкций с требуемыми механическими характеристиками.

Кандидат технических наук, инженер центра Михаил Фролов отметил интересный эффект: некоторые пористые структуры имеют прочность на сжатие выше, чем у сплошного материала, из которого они сделаны. Эффект упрочнения обусловлен исключительно их геометрией и топологическими свойствами.

Полученные пористые материалы могут оказаться перспективными в медицинской отрасли для костных имплантов. Связная пористая структура позволит кости и кровеносным сосудам прорасти через имплант и органически встроиться в тело, сообщает пресс-служба СамГТУ.

Читайте также:

• ТОП-авто Самары для зимы: сэкономьте 500к и не застрянете в сугробе – все автосалоны на одной карте!
• Где в Самаре купить квартиру до подорожания – интерактивная карта с инфраструктурой популярных ЖК
• Ребенок скучает и деградирует? ТОП-кружков Самары раскроют таланты от 1 года
• Зима в Самаре без скуки? Собрали топ-идей, которые спасут ваши выходные
• Ошибки родителей, которые калечат детей навсегда – как защитить свое чадо