Микроархитектура костей птерозавров может вдохновить аэрокосмическую инженерию

Исследование показало, что микроархитектура окаменелых костей птерозавров может стать ключом к созданию более лёгких и прочных материалов для самолётов нового поколения.

Учёные из Манчестерского университета использовали передовые методы рентгеновской визуализации (X-ray Computed Tomography, XCT) для изучения окаменелых костей этих доисторических летающих рептилий в мельчайшем масштабе — с разрешением около 0,002 мм (~0,002 мм), что примерно в 20 раз меньше ширины человеческого волоса. Впервые удалось создать 3D-карту внутренних структур костей крыла птерозавра с таким разрешением.

Ключевое открытие: кости птерозавров содержат сложную сеть микроскопических каналов и пор, которые делали их одновременно лёгкими и невероятно прочными. Эта уникальная сеть, изначально служившая для переноса питательных веществ, роста и поддержания кости, также выполняла механическую функцию: защищала от микротрещин, отклоняя их распространение.

Ведущий автор исследования, аспирант Нейтан Пили, заявил: «Мы надеемся, что однажды сможем использовать эти структуры, чтобы уменьшить вес авиационных материалов, тем самым снизив расход топлива и потенциально сделав самолёты безопаснее».

Птерозавры, близкие родственники динозавров, были первыми позвоночными, освоившими машущий полёт. Поздние виды достигали размаха крыльев более 10 метров. Их эволюционные адаптации представляют собой пример «палео-биомиметики» — использования биологических конструкций вымерших существ для разработки новых материалов.

Исследователи полагают, что воспроизведение этих природных конструкций с помощью современных технологий, таких как металлическая 3D-печать, позволит инженерам не только создавать лёгкие и прочные компоненты, но и внедрять в них датчики и материалы с эффектом самозалечивания.

Профессор Фил Мэннинг, старший автор статьи, отметил: «Существует более 4 миллиардов лет экспериментального дизайна, являющегося функцией дарвиновского естественного отбора... Мы надеемся раскрыть потенциал древних природных решений, чтобы создать новые материалы, а также помочь построить более устойчивое будущее».

Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.