Углеродные структуры, ранее предсказанные лишь в теории, были успешно созданы с использованием 3D-печати, что позволило получить материал, сочетающий легкость и высокую прочность.
Еще в 1993 году теоретические расчеты предсказали, взаимодействие однослойных и многослойных нанотрубок может способствовать образованию экзотических форм углерода, известных как «тубуланы», атомы которых формируют связанные колонные структуры. Экспериментальное подтверждение их существования пока не получено, но исследователи из Университета Райса смогли создать структуры, похожие на тубуланы, но в большем масштабе.
Используя 3D-печать для создания подобных конструкций из пластика, исследователи выявили у них ряд новых и перспективных характеристик. В частности, они продемонстрировали высокую ударопрочность: такая «пластиковая броня» способна остановить пулю с той же эффективностью, что и сплошной экран из того же пластика, — но в 10 раз большей толщины. Об этом профессор Пуликель Аджаян (Pulickel Ajayan) и его коллеги сообщают в статье, опубликованной в журнале Small.
Компьютерное моделирование предшествовало созданию тубулановых структур с использованием 3D-принтера. Выстреленные в них снаряды на скорости 5,8 километра в секунду задерживались во втором слое пористого материала, в то время как аналогичные образцы, изготовленные из цельного пластика, легко пробивались насквозь. Ученые отмечают, что габариты тубулановой «брони» ограничены лишь характеристиками принтера, и в теории ею можно защитить всю космическую станцию, обеспечив легкую и эффективную защиту от космического мусора.
Авторы подчеркивают, что данная работа способна проложить путь к совершенно новому вектору развития в области инженерии и материаловедения. Сложные соединения часто демонстрируют полезные свойства, обусловленные особенностями их строения. Моделирование и 3D-печать позволяют в некоторой степени воссоздать такую структуру на объектах макроразмера, что даст возможность получить новые материалы с требуемыми свойствами.