Materijali inspirirani kostima su lagani i podesive krutosti

Znanstvenici redovito traže inspiraciju iz prirode u potrazi za materijalima sljedeće generacije, a tim inženjera koji proučava porozne mikrostrukture kosti i drva došao je do pametnog primjera biomimikrije sa širokim potencijalom. Njihovi novi lagani materijali mogli bi se naći u kirurškim implantatima i avionima kako bi ponudili visok stupanj krutosti u područjima izloženim vibracijama.

Dizajn novog materijala osmislili su istraživači sa Sveučilišta Princeton i Georgia Techa, a sadrži ono što je poznato kao spinodalne mikrostrukture. Ove mreže mikroskopskih rupa modelirane su prema različitim vrstama pora koje se nalaze u prirodnim materijalima kao što su kosti, životinjski rogovi i drvo. Orijentacija, veličina i oblik pora unutar struktura mogu se fino podesiti kako bi se ponudila krutost u određenim smjerovima, ili kako bi se kontrolirala gustoća ili težina materijala.

Istraživači su demonstrirali potencijal ovih materijala dizajnirajući i 3D ispisujući prototipe implantata za lice od fotopolimerne smole. S porama pažljivo oblikovanim, implantat je bio dovoljno čvrst da izdrži silu žvakanja, dok su rupe također bile veličine da pospješuju rast i zacjeljivanje kostiju olakšavajući protok tjelesnih tekućina.

U drugom primjeru, koristili su spinodalne mikrostrukture kao osnovu za snažnu i laganu verziju nosača mlaznog motora, koji drži motor na mjestu u zrakoplovu. Međutim, za implantate u ljudskom tijelu biološki sigurni materijali bili bi očigledan prvi izbor.

"Imamo tehniku ​​koja je prilično moćna u smislu da kombinira arhitekturu materijala s optimizacijom na različitim razmjerima i integraciju s aditivnom proizvodnjom", rekao je Glaucio Paulino, glavni istraživač na projektu. "Može imati širok raspon primjena u smislu da se skalira, tako da se može primijeniti u nanotehnologiji i mikrotehnologiji, kao i na mezo i makro skali."

Istraživanje objavljeno u časopisu Advanced Materials možete pronaći na ovoj poveznici.