Дивовижні композиційні матеріали

Композиційні матеріали — це тверді матеріали, що утворюються в результаті поєднання двох або більше компонентів і характеризуються ліпшими властивостями, ніж ті початкові складники. Можна проілюструвати це на прикладі штучного композита — склопластику, який широко застосовується в корпусах човнів, вудках, луках, стрілах та інших спортивних товарах. Склопластик виготовляють шляхом занурення тоненьких скляних волокон у рідку чи желеподібну основу з пластику (полімеру). Коли цей полімер твердне, або застигає, утворюється композиційний матеріал, що відзначається легкістю, міцністю та гнучкістю. Змінюючи вид волокон та основи, можна виготовити багато різноманітних виробів. Звичайно, створені людиною композити однаково не порівняти з тими, які закладені від природи в людських, тваринних та рослинних організмах.

У людях та тваринах включеннями в композиційних матеріалах, які надають міцності шкірі, кишкам, хрящам, сухожиллю, кісткам та зубам (окрім емалі), служать не волокна скла чи вуглецю, а волокнистий білок колагенa. У певному довіднику такі матеріали названо «одними з найпрогресивніших конструкційних композитів».

Розгляньмо, наприклад, сухожилля, за допомогою якого м’язи прикріплюються до кісток. Сухожилля унікальне не лише завдяки міцності, котрої йому надають колагенові волокна, але також через дивовижний спосіб, в який ці волокна скручені. У книжці «Біомімікрія» (англ.) Джанін Біньєс пише, що коли подивитися на розгорнуте сухожилля, то відкривається «просто неймовірна точність на всіх його численних рівнях. Сухожилок у вашому передпліччі — це скручений жмут «кабелів», подібних до тих, які використовуються у висячих мостах. Кожен окремий «кабель» також являє собою скручений жмуток тонших «кабелів». А кожен з цих тонших «кабелів» є скрученим пучком молекул, які теж складаються зі скручених у спіраль пучків атомів. І знову перед нами повстає математична краса». Біньєс назвала це «інженерним шедевром». Тож чи повинне нас дивувати те, що науковці, як вони самі кажуть, черпають натхнення з живих конструкцій? (Порівняйте Йова 40:15, 17).

Як уже говорилося, створені людиною композити блякнуть поруч з природними. Все ж вироби із синтетики заслуговують великої похвали. Вони навіть належать до десяти найбільших інженерних досягнень людини, зроблених за минулі 25 років. Наприклад, розробка композиційних матеріалів з включеннями волокон вуглецю або графіту привела до виникнення нового покоління спортивних товарів, деталей для літаків та космічних апаратів, гоночних автомобілів для «Формули 1», яхт та легких протезів. І кількість таких виробів швидко зростає.