С помощью биомиметических материалов можно воспроизводить структуры природных объектов

Учёные берут самые лучшие идеи для создания уникальных материалов и конструкций у природы — в её распоряжении находится множество уникальных видов растений и других природных объектов, которые обладают идеальными параметрами: прочностью, гармоничностью структуры, сечением, свойством самоподобия и др. Наноструктуры, принадлежащие природным объектам, позволяют синтезировать материалы, наделенные удивительными способностями. Например, наноструктура листа лотоса позволила создать гидрофобные покрытия и непромокаемые ткани.

Изучение природных структур привело человечество к созданию идеальных медицинских биомиметических материалов, которые успешно применяются для замены поврежденных тканей, хрящей и суставов в организме человека. Например, с помощью таких материалов можно синтезировать искусственную кожу, превосходно имитирующую человеческий кожный покров. Благодаря им также возможно создание имплантатов, подходящих организму по всем параметрам вместо замещаемых органов. После ряда наблюдений и экспериментов с клетками, выращенными в лабораторных биореакторах, ученые выделили ряд преимуществ биомиметических материалов: лучшая приживаемость, обеспечение стабильной работы после имплантации в организм, а также гораздо более низкая степень изнашиваемости благодаря прочной структуре.

Биомиметические материалы легли в основу создания адаптируемых конструкций, например, бронепластин, которые являются элементами бронежилетов, бронемашин и других бронированных объектов. Например, при создании бронежилетов учёные рассматривали конструкцию, которая способна остановить от случайной пули и при этом подлежит починке. Идею создания подобного материала ученые взяли у броненосцев, броня которых имеет сегментированное покрытие. Современные бронепластины после попадания пули покрываются трещинами, раскалываются и не подлежат дальнейшей починке. Однако в случае с сегментированным материалом повреждение будет наблюдаться лишь у того сегмента, в который попадет пуля. Поскольку остальные сегменты остаются целыми, бронепластина продолжает функционировать. К тому же при замене поврежденного сегмента уходит гораздо меньше средств и времени, так как не нужно создавать пластину с нуля. Ученые предлагают делать подобные сегменты из остеоморфных блоков — они позволят бронежилету быть жёстким, устойчивым к любым внешним воздействиям, но при этом дадут возможность человеку свободно передвигаться.

Биомиметика является мощным ответвлением в создании идеальных материалов малых масштабов, всё упирается лишь в методы архитектурирования. Благодаря изучению структуры объектов живой природы можно добиться создания биомиметических материалов методами аддитивного производства.

---

Бренды по теме

Biosan DURAN Group Corning INFORS HT