Ученые напечатали «невозможный» материал, придуманный математиками

Инженеры Университета Райса (США) напечатали на 3D-принтере «математическое чудо» — легкий и прочный материал шварцит со сложной, повторяющейся структурой, который раньше существовал только в теории. Его можно будет использовать для создания наноэлектроники, молекулярных сит, а также для строительства сверхпрочных зданий и производства износостойких деталей автомобилей.

Шварцит, получивший свое название по имени Германа Шварца — немецкого математика, придумавшего эти структуры в 1880-х, является математическим чудом, вдохновившим многих инженеров на создание многочисленных органических и неорганических конструкций и материалов. Однако эти структуры оставались теоретическими, пока 3D-принтеры не предоставили возможность воплотить их.

Ученые Райса вместе с коллегами из Университета Кампинас (Бразилия) исследовали структуру шварцита посредством модели молекулярной динамики, а затем напечатали его в форме полимерных кубов. Пористая структура шварцита была создана при помощи компьютерных алгоритмов, но исследователи Райса обнаружили, что могут распечатать его на 3D-принтере и протестировать. По мнению ученых, когда-нибудь из таких «кирпичей» можно будет строить целые здания.

«У них действительно сложная геометрия; все изогнуто, внутренние поверхности обладают отрицательной кривизной, а морфология очень интересная», — говорит Чандра Секхар Тивари, один из исследователей Райса.

Теория показывает, что на атомном уровне эти материалы очень прочные, а также демонстрируют выдающиеся показатели деформации. «Важно то, как материал ломается, — считает Тивари. — Никому не нужно, чтобы вещи ломались катастрофически; нужно, чтобы они ломались медленно. Эти структуры прекрасны потому, что если приложить силу к одной стороне, они будут деформироваться медленно, слой за слоем. Из такого материала можно сделать целое здание, и если оно когда-нибудь упадет, оно обрушится медленно, и никто не пострадает».