6

Jak zwykle najlepsze rozwiązania pochodzą od natury – super stal ma przypominać nasze kości

Kości są zaskakująco mocne, jeżeli weźmiemy pod uwagę to jakie są lekkie i porowate. Ich odporność na pęknięcia może być przydatna w innych materiałach, które są wykorzystywane przez człowieka, dlatego zapożyczanie pomysłów od natury to bardzo często dobry pomysł, a w tym wypadku będziemy mówić o upodabnianiu struktury stali do kości.

Kości są lekkie i wytrzymałe, więc warto je naśladować

Pod mikroskopem widać, że kości składają się z różnych warstw, a do tego posiadają w sobie siatkę złożoną z dużej ilości połączeń. Ich hierarchiczna struktura sprawia, że dobrze sobie radzą z różnymi formami nacisku i rozciągania.

Stal naśladująca wielowarstwową strukturę kości charakteryzuje się większą odpornością podczas testów na zmęczenie materiału. Nawet jeżeli dojdzie do powstania jakichś mikropęknięć, to ich rozprzestrzenianie się nie przebiega z taką łatwością jak w przypadku standardowych stopów. Jest tak, ponieważ w związku ze złożoną strukturą eksperymentalnej stali, pęknięcia potrzebują większych pokładów energii aby móc „zawędrować dalej”.

Stal jest bardzo powszechna i wykorzystujemy ją niemal wszędzie. Znajduje się w mostach, budynkach, pociągach, samolotach i wielu innych obiektach, które często doświadczają sił z czasem przyczyniających się do malutkich pęknięć. Przykładowo zmiany ciśnienia jakich doświadcza samolot w ciągu swojego okresu funkcjonowania, mogą kiedyś doprowadzić do zmęczenia materiału narażonego na te siły. Dlatego uwzględnia się to jeszcze na etapie projektowania i dobiera takie materiały, które w połączeniu dadzą zadowalające rezultaty. Po prostu mogą się z tym wiązać wyższe koszty.

Motomichi Koyama i jego zespół z Uniwersytetu Kyushu w Japonii zabrali się za wprowadzanie zmian w nanostrukturze dwóch odmian stali, żeby umożliwić im naśladowanie wielowarstwowej struktury kości. Warstwy o różnych właściwościach, w połączeniu dały silniejszy materiał, który po porównaniu z innymi odmianami stali wykazał się większą odpornością.

Znane rozwiązania są nieustannie udoskonalane

To świetny przykład tego, że znane nam rozwiązania są nieustannie udoskonalane. Natomiast nie jest to łatwa sprawa. Zanim cokolwiek nowego trafi na rynek i stanie się powszechnie stosowane, musi przejść długą drogę, często w wielkich bólach. Przede wszystkim, nowy rodzaj materiał będzie droższy ze względu na czynniki takie jak konieczność zwrotu z inwestycji w postaci samego opracowania technologii oraz samą technologię wytwarzania nowego materiału, która z początku może być droga. Na szczęście lepsza jakość może również oznaczać możliwość wykorzystywania mniejszych ilości stali i oszczędność pod tym względem.

Osobnym tematem jest samo przeprowadzenie licznych testów, które w pewnym momencie powinny się odbyć poza laboratorium. To również sprawia, że przeczytanie o jakimś nowym pomyśle na super stop o zwiększonej odporności nie jest jednoznaczne z tym, że zobaczymy go za jakiś czas „w akcji”.

Na szczęście są jeszcze inne zalety tego typu badań. Inne zespoły prowadzące prace nad udoskonalaniem materiałów wykorzystywanych przy stawianiu otaczających nas struktur, będą mogły skorzystać z pracy włożonej przez japoński zespół i uzyskanych rezultatów. Dzięki temu prace nad jeszcze lepszymi pomysłami potencjalnie mogą ulec przyspieszeniu.

Źródło 1, 2

  • Hedwig

    kolejny dowód na istnienie Projektanta (niekoniecznie Boga, ale na pewno inteligentnego)

    • kofeina

      Widzisz to, co chcesz widzieć.

    • jamirq!

      natura

    • Paweł Ga

      naturalna metoda prób i błędów trwająca przez miliardy lat…
      a nie jakiś zmyślony mądry przyjaciel

    • Łukasz Polowczyk

      Podobno (moje źródło to Martin Lechowicz w programie „Odwyk”) nawet żeby powstało coś tak „prostego” jak struktura DNA/RNA metodą prób i błędów nie starczyłoby czasu od początku wszechświata. A co dopiero pełna komórka, stworzenia wielokomórkowe itd.

      Gdzieś musi być błąd w tych wyliczeniach i założenaich, bo jednak istniejemy.

    • Hedwig

      Naprawdę uważasz, że oko mogło samo powstać?
      Albo kto napisał program ssaków, które zaraz po urodzeniu szukają sutka?