Тонкое полимерное покрытие делает керамику прочнее в несколько раз — ученые

Тонкая оболочка из мягкого полимера может помочь предотвратить разрушение керамических конструкций, напечатанных на 3D-принтерах, доказали материаловеды из университета Райса, 7 июля сообщает журнал Science Advances.

Шварциты — сложные решетки, которые до этого существовали только в теории, теперь могут быть изготовлены с помощью 3D-принтеров. Добавление к ним полимеров делает их похожими на структуры, встречающиеся в природе — морские раковины и кости, которые состоят из затвердевших тромбоцитов в биополимерной матрице.

Шварциты, названные в честь немецкого ученого Германа Шварца, который предположил в 1880-х годах, что «отрицательно изогнутые» конструкции могут использоваться везде, где требуются очень прочные, но легкие материалы.

«Мы ясно видели, что структуры без покрытия очень хрупкие. Но когда мы подвергнем конструкции с покрытием сжатию, они будут выдерживать нагрузку до тех пор, пока полностью не сломаются. И что интересно, даже тогда они не разбиваются полностью на куски. Их разрушение похоже на разрушение многослойного стекла», — сказал Мухаммед Рахман, научный сотрудник университета Райса.

Исследователи доказали с помощью экспериментов и моделирования, что покрытие из полимера толщиной не более 100 микрон делает хрупкие шварциты в 4,5 раза более устойчивыми к разрушающим нагрузкам.

Такая керамика, усиленная полимером, может найти множество применений. А биосовместимость может в конечном итоге сделать ее пригодной для протезирования.