Метаматериал по образцу крыла бабочки решит три задачи авиастроения

Учёные из Харбинского технологического института создали метаматериал, который одновременно поглощает шум, экранирует электромагнитное излучение и выдерживает большие нагрузки

Сейчас для этих трёх задач нужен целый «бутерброд»: металлический каркас, радиопоглощающее покрытие и звукоизолирующая пена, склеенные между собой. Новый материал, напечатанный на 3D-принтере, справляется с ними в одной детали толщиной всего 24 мм — это 36,9% толщины привычной конструкции. Подсказку дали чешуйки на крыльях бабочек: они почти невесомы, не ломаются в полёте и гасят звук. По их примеру стенки шестиугольных сот сделали не сплошными, а из гироидной решётки — непрерывного изогнутого лабиринта, похожего на пористые каналы морской губки.

Чтобы поглощать электромагнитные волны, внутрь гироидной структуры добавили микроскопическую взвесь проводящих углеродных нанотрубок и сажи. Материал поглощает больше 90% мощности входящих волн на 93,5% диапазона 2–40 ГГц. Для снижения шума каждую ячейку накрыли перфорированной крышкой — так получилась акустическая ловушка, которая улавливает 90% звуковой энергии в диапазоне 600–900 Гц — это низкий гул, типичный для салона турбовинтового самолёта.

В ходе испытаний образец весом 74 г выдерживал нагрузку в 438 кг под колесом автомобиля массой 1750 кг. Материал снижал уровень шума с 88,5 дБ до 45,1 дБ — с уровня приближающегося дизельного грузовика до шёпота в библиотеке. При этом он поглощает в 21,9 раза больше энергии удара, чем стандартная сотовая структура такого же веса.

Теперь исследователям предстоит адаптировать производство материала: перейти от печати из светочувствительной смолы к углеродным полимерам и лёгкому алюминию, а также проверить, выдержит ли материал десятилетия вибраций в полёте.

Источник: EurekAlert!