Механически эффективные ячеистые материалы, вдохновлённые секцией каракатицы

Ячеистые материалы с высокой механической эффективностью необходимы для авиационно-космических конструкций, лёгких транспортных средств и поглощения энергии. Однако современные синтетические ячеистые материалы, такие как решётчатые материалы с элементарной ячейкой, устроенной в упорядоченной иерархии, по-прежнему значительно уступают многим биологическим ячеистым материалам как по структурной сложности, так и по механическим характеристикам. В данной работе изучаются сложная пористая структура и механика секции каракатицы, выполняющей роль жёсткого балласта для противодействия высоким гидростатическим давлениям в глубоководной среде. Структура секции, построенная в виде ламеллярных перегородок, разделённых асимметричными искривлёнными S-образными стенками, демонстрирует превосходную прочность и способность к поглощению энергии по сравнению с октет-трусс решёткой и традиционными полимерными и металлическими пенами. Вдохновлённые этими результатами, были разработаны и напечатаны методом 3D-печати механически эффективные ячеистые материалы, имеющие высокий спрос в таких областях, как авиационно-космические конструкции и каркасы для тканевой инженерии. Исследование представляет собой эффективный подход к проектированию и созданию высокопроизводительных ячеистых материалов с помощью био-вдохновлённой 3D-печати.