Чудо-композиты

Композиты — это твердые материалы, которые получаются, когда два или более вещества соединяются и образуют новое вещество, по своим свойствам превосходящее те, что вошли в его состав. В качестве примера можно привести синтетический композит стеклопластик, из которого часто делают лодочные корпуса, удочки, луки, стрелы и другие спортивные товары. Стеклопластик изготовляют так: к жидкому или желеобразному вяжущему материалу — пластику (называемому полимером) — добавляют тонкие волокна стекла. Когда полимер затвердевает, получается легкое, прочное и гибкое соединение. Используя разные виды волокон и вяжущих материалов, можно выпускать самую разнообразную продукцию. Однако в сравнении с теми композитами, что содержатся в самих людях, а также в животных и растениях, созданные человеком просто примитивны.

Основу композитов, придающих прочность коже, кишечнику, хрящам, сухожилиям, костям и зубам (за исключением эмали) людей и животных, образуют не волокна из стекла или углерода, а волокнистый белок, называемый коллагеномa. В одном справочнике об основанных на коллагене композитах говорится, что их место — «среди наиболее прогрессивных структурных составных материалов из известных на сегодняшний день».

Или взять сухожилия, связывающие мышцы с костями. Замечательные свойства сухожилий объясняются не только упругостью их основанных на коллагене волокон, но и тем, как чудесно эти волокна переплетены. Джанин Бениас в своей книге «Биомимикрия» («Biomimicry») пишет, что распутанное сухожилие «кажется почти невероятным по своей многоуровневой точности. Сухожилия в предплечье представляют собой сплетение нитей, похожих на тросы висячего моста. Каждая нить — это сплетение более тонких нитей. А каждая из более тонких нитей — это сплетение из молекул, которые, разумеется, представляют собой спиральные сплетения из атомов. Снова и снова перед нами раскрывается сверхточная красота». Все это, по словам автора, «верх инженерного искусства». Стоит ли удивляться, когда ученые говорят, что их вдохновляют природные конструкции? (Сравните Иов 40:10, 12.)

Как уже говорилось, созданные человеком композиты бледнеют перед природными. И тем не менее синтетические материалы имеют много замечательных свойств. Их причисляют к десяти наиболее выдающимся достижениям инженерного искусства за последние 25 лет. Так, например, благодаря композитам, основанным на графите или углеродных волокнах, появились новые поколения деталей самолетов и космических кораблей, новые поколения спортивных товаров, гоночных автомобилей «Формула-1», яхт, а также легких протезов — и это лишь немногое из быстро растущего списка продукции.