Orvosi implantátumokban és repülőgépekben használhatják az emberi csont által inspirált új anyagokat
Tudósok rendszeresen a természethez fordulnak inspirációért a következő generációs anyagok kifejlesztése során: egy, a csont és a fa porózus mikroszerkezetét tanulmányozó amerikai mérnökcsapat a biomimikri fantasztikus példájával állt elő, amely széleskörű lehetőségeket rejt magában.
Twenty20
Az új anyagtervezési eljárás a Princeton Egyetem és a Georgia Műszaki Egyetem kutatói által tervezett, úgynevezett spinodális mikrostruktúrákat tartalmazó anyagra támaszkodik – írta a TechXplore tudományos magazin.
Ezek a mikroszkopikus lyukakból álló hálózatok a természetes anyagokban, például a csontban, az állati szarvakban és a fában található különböző típusú pórusok mintájára készültek, amelyek az optimális teljesítmény érdekében különböző formákat, például oszlop-, gyémánt-, illetve gömbalakot vesznek fel.
A szerkezeteken belüli pórusok irányultsága, mérete és alakja finomhangolható, ezáltal bizonyos irányokban merevséget biztosíthatnak, valamint szabályozhatják az anyag sűrűségét és súlyát.
Kutatók az említett anyagokban rejlő lehetőségeket egy fotopolimer gyantából készült arcimplantátum prototípusának megtervezésével és 3D nyomtatásával demonstrálták.
Az oszlop- és lencseformájú pórusokkal ellátott implantátum elég merev volt ahhoz, hogy elviselje a rezgések során fellépő erőket, miközben a lyukakat úgy méretezték, hogy a testnedvek áramlásának megkönnyítésével elősegítsék a csont növekedését és gyógyulását.
Mivel a szerkezet térbeli geometriája részletesen finomhangolható, az implantátumok a tudósok szerint számos különböző anyagból készülhetnek: a spinodális mikrostruktúrák a repülőgép-hajtóművek tartóegységeinek rögzítését is képesek végrehajtani.
Kutatók szerint ezekben a speciális anyagokban rengeteg potenciál rejlik, mivel egy objektumon belül zökkenőmentesen átmenetet tudnak létrehozni a különböző típusú mikrostruktúrák között, ezáltal kevésbé valószínű, hogy gyenge pontokat tartalmaznak, miközben merevséget biztosítanak a megerősítendő közegnek.
