Опубликованное в журнале Physical Review Research исследование показывает: принципы древнего ремесла могут вдохновить инженеров на создание новых материалов для роботов, автомобилей и устройств будущего. Ученые использовали старинные методы плетения, чтобы понять, почему корзины выдерживают большие нагрузки и сохраняют форму даже после деформации.
Ученые доказали: плетеные корзины прочнее жестких материалов
Исследователи из Мичиганского университета в США доказали: традиционные плетеные конструкции, вроде обычных корзин, оказываются не только красивыми, но и поразительно прочными. Их гибкость делает их устойчивее к нагрузкам, чем жесткие материалы в современной инженерии.
Unsplash
Почему плетеные корзины прочнее жестких контейнеров
Команда исследователей из Мичиганского университета — Гуовэй Ту и профессор Евгений Филипов — создала миниатюрные модели корзин из полимерных лент Mylar, дерева и стали.
- Каждая лента шириной 10 миллиметров и толщиной 0,2 миллиметра переплеталась по классическому принципу «сверху-снизу».
- Ученые сравнили свойства этих конструкций с аналогичными по форме, но цельными контейнерами.
- Результаты оказались неожиданными: плетенные структуры сохраняли почти такую же жесткость, как и другие материалы, но при этом не ломались при скручивании и сжатии.
После деформации плетеные объекты возвращались к исходной форме, тогда как цельные образцы оставались поврежденными. Причина — в распределении нагрузки.
- В плетеных конструкциях ленты не изгибаются, а растягиваются, что делает их прочнее и устойчивее.
Такие свойства открывают широкие возможности. Плетеные материалы могут использоваться при создании мягких роботов, способных выдерживать удары и сдавливание, или защитной одежды, уменьшающей последствия столкновений.
Применение древних принципов ткачества может улучшить даже детали автомобилей и носимых устройств, где требуется сочетание гибкости и прочности.
Теперь американские ученые работают над моделями, которые помогут точно рассчитать, как геометрия плетения влияет на упругость и стойкость конструкции.
Следующий шаг — разработать машины, способные автоматически создавать трехмерные плетеные формы, а также интегрировать в них электронные элементы. Все для того, чтобы получить «роботизированные текстильные материалы», умеющие ощущать, двигаться и выдерживать нагрузку.