Группа инженеров Университета Флориды, изучив структуру костей лошади, нашли возможность – как сделать так, чтобы материалы, из которых изготавливаются корпуса самолетов и космических аппаратов, стали более прочными и в то же время более легкими.

Треть пяточной кости ноги лошади держит на себе всю нагрузку тела животного в процессе его передвижения. Одна сторона этой кости размером с огурец имеет круглые отверстия размером с горошину, по которым кровеносные сосуды снабжают кость питательными веществами. Отверстия ослабляют структуру монолитной кости, заставляя ее ломаться под более легкими нагрузками, чем выдерживают монолитные твердые структуры.

И действительно, пясть лошади иногда ломается, особенно у скаковых пород лошадей, но вопреки этому, она никогда не ломается около этих круглых отверстий, даже когда кость подвергается колоссальным нагрузкам в лабораторных условиях.

Ученые Университета Флориды полагают, что они выяснили, почему так происходит.

На базе этих исследований с нагрузками, которые выдерживает пясть лошади, они создали пластину с отверстиями, которая аналогично подражает странной прочности кости лошади и потенциально идеально подходит в качестве материала для самолетов и космических кораблей.

Самолеты имеют отверстия для электропроводки, топливных и гидравлических линий. Подобные отверстия обычны в теплоходах, зданиях, автомобилях и фактически любой другой структуре, которая имеет функции связи и бытовых коммуникаций. Инженеры всегда учитывают и компенсируют слабость материалов, вызванную этими отверстиями, увеличивая толщину материала, покрывающего их.

Недостаток этого подхода состоит в том, что подобные “компенсации” добавляют вес всей конструкции, что является особенно существенной проблемой для самолетов и космических кораблей, вес которых должен быть как можно меньше.

Инженеры анализировали структуру кости лошади вокруг отверстий с помощью микроскопии и микрорентгена и изучили микроскопический состав кости. В итоге им удалось вывести уравнение, описывающее свойства, придающие кости жесткость. На базе этого уравнения ученым удалось разработать компьютерную модель, которая подражает поведению кости под напряжением.

На базе экспериментов с подбором материалов и приданием им аналогичных свойств жесткости за счет отверстий, инженерам Университета Флориды удалось продвинуться в создании особо прочных и легких материалов.

Перспективой дальнейших исследований станет задача по проектировке таких отверстий, которые обеспечат конструкции минимальный вес и максимальную прочность.