Австралійські вчені створили плавучу титанову структуру, міцнішу за сталь на 70%

Наукова група Центру адитивного виробництва Королівського технологічного університету Мельбурна (RMIT) представила металеву ґратчасту структуру, здатну утримуватися на воді попри механічні ушкодження. За однакової загальної щільності вона на 70% міцніша за нержавіючу сталь і поліетилен високої щільності, які зазвичай використовують у морському будівництві.

Технологія базується на 3D-друці порожнистих взаємопов'язаних титанових стійок, заповнених пінополіуретаном. Головна інновація — комбінований підхід: піна ізолює внутрішні порожнини від води, тоді як зовнішні отвори лишаються відкритими для вільного проходження потоку. Це вирішує класичну проблему ґратчастих каркасів, у які вода проникає вільно і швидко затоплює об'єкт.

Провідний дослідник проєкту доктор Джордан Норонья пояснив, що повітря лишається замкненим у герметичних мікрокомірках піни, тому рідина не потрапляє всередину стійок. Конструкція зберігає плавучість навіть за появи усадочних тріщин, розривів у з'єднаннях або руйнування окремого шару ґратки. Втрата плавучості можлива лише за критичної деформації та повного ущільнення матеріалу.

Під час випробувань зразки трималися на поверхні прісної води понад два місяці. У природній морській воді затоки Порт-Філіп у Мельбурні за два тижні матеріал втратив лише 0,15% маси, а міцність знизилася менш ніж на 1%. Демонстраційний прототип морського буя стабільно працював у резервуарі з турбулентною водою за нахилів до 45 градусів без захисного покриття, герметичного корпусу чи зовнішніх плавучих елементів.

Для точного розрахунку плавучості вчені запровадили параметр «щільність каркаса», який враховує лише об'єм титанових стінок і заповнених піною каналів. Якщо цей показник менший за щільність середовища, структура лишається на плаву незалежно від заповнення зовнішніх отворів водою.

Керівник проєкту, почесний професор Ма Цянь, повідомив, що наступний етап — виготовлення великогабаритних зразків для довготривалих випробувань у реальних морських умовах. Окрім буїв, причалів і плавучих датчиків, матеріал потенційно застосовуватимуть для поглинання енергії, контролю вібрацій і терморегуляції — залежно від внутрішнього наповнювача титанового каркаса. Результати дослідження опубліковано в журналі Advanced Materials.