Команда исследователей из австралийского университета RMIT разработала материал, который они называют «плавучим металлополимерным метаматериалом с открытоячеистой решетчатой структурой». Основой послужил титан, который в виде сплава с высокой коррозийной стойкостью Ti-6Al-4V плавать никак не может – он в 4 раза плотнее воды. Из такого сплава можно делать устойчивые к ветрам и штормам стационарные морские конструкции, но теперь ученые еще и научили его плавать.
Заставить плавать неплавающий материал очень просто — по закону Архимеда. Надо изготовить из него объемную тонкостенную конструкцию, вес которой будет меньше веса вытесняемой ею воды. Но в данном случае подход не работает – любая пробоина приводит к тому, что вода начинает заполнять внутренний объем, конструкция тяжелеет и тонет. А из титана как раз и хотят делать объекты для работы под предельными нагрузками, для которых значительная деформация будет неизменной частью обычной эксплуатации.
Ученые напечатали из титана при помощи запекания металлического порошка лазером сложную конструкцию – это кубик из трубок со стенками толщиной всего 0,2 мм и внутренними каналами диаметром от 2,5 до 4 мм. Внутрь трубок закачали расширяющуюся полиуретановую пену, которая заполнила все пространство. Так получился тот самый метаматериал: титан, полиуретан, плюс пузырьки воздуха в пене образуют единое целое. Важный момент – вода свободно проходит через эту конструкцию, но не может попасть внутрь трубок.
На испытаниях новый материал показал прекрасную плавучесть и в пресной, и в соленой воде. Затем кубик стали ломать и возвращать в воду – даже после образования глубоких трещин и частичного разрушения плавучесть сохранялась. Она исчезла только когда кубик смяли настолько, что его объем почти исчез – получившийся комок титана вновь стал тяжелее воды. То есть, если изготовить что-то из такого материала, оно выйдет из строя задолго до того, как начнет тонуть, и можно будет успеть принять меры.
