Вибрации, возникающие на борту самолета и при работе других машин, со временем приводят к появлению микротрещин и износу деталей. Ученые из университета Мичигана нашли решение этой проблемы: для конструкции бортового компьютера использовать материал, по структуре напоминающий зубную эмаль.
Большинство материалов, эффективно поглощающих вибрации – мягкие и не подходят для производства балок, шасси и приборных панелей самолета. На создание прочных материалов, способных выдерживать постоянные вибрации, ученых вдохновила сама природа.
«Искусственная эмаль – лучший из известных твердых коммерческих и экспериментальных материалов, эффективно амортизирующих вибрации. Более того, это более легкий и менее дорогой материал», -утверждает профессор факультета Химической инженерии ун. Мичигана Николай Котов.
К такому выводу ученые пришли не сразу. Первоначально были изучены многие животные структуры, способные выдерживать толчки и вибрации: кости, раковины, панцири, зубы. За миллиарды лет животный мир эволюционировал, так появлялись все новые подвиды, а старые – вымирали. Когда ученый рассмотрел под микроскопом зубную эмаль, то обнаружил, что зубы динозавра, кита, морского ежа и человека имеют одинаковую структуру эмали. Д-р Котов даже рассмотрел эмаль своего собственного зуба мудрости, чтобы убедиться в своей теории.«В процессе эволюции каждая ткань организма претерпела существенные изменения, их структуры менялись, а вот структура зубной эмали осталась прежней».
Природа создала некую универсальную структуру для зубов. И в отличие от костной ткани, обладающей способностью к регенерации, зубная эмаль не меняется в течение всей жизни, а иногда и после смерти сохраняет прежнюю структуру. При этом она должна выдерживать постоянное давление и вибрации, не разрушаясь.
Структура эмали представляет собой колонны керамических кристаллов в матрице из белков, формирующих твердую защитную поверхность. В зависимости от назначения зуба таких слоев может быть несколько.
По словам д-ра Котова, данная структура хорошо поглощает вибрации, поскольку твердые наноразмерные колонны кристаллов сгибаются под воздействием внешнего давления, создавая трения с мягкими полимерами внутри эмали. Большая поверхность контакта между керамическими и белковыми компонентами способствует гашению энергии, которая в противном случае приводила бы к повреждению структуры эмали.
Ученые надеются, что в будущем синтетическую эмаль начнут использовать в авиастроении и других сферах, где требуются виброустойчивые материалы, сохраняющие свою структуру и защищающие электронику от выхода из строя.