Международная команда ученых создала подвижную броню, используя строение раковины панцирных моллюсков, или хитонов. Работа с описанием изобретения опубликована в журнале Nature Communications.

Хитоны — класс морских моллюсков, обитающих практически во всех морях на глубине от 30 до 2500 метров. Их раковина состоит из восьми подвижно соединенных пластин, покрывающих верхнюю часть тела, а нижняя часть окружена поясом из небольших зубцов, по строению схожих с рыбьей чешуей. Именно эти зубцы хитонов исследователи взяли за основу для своего изобретения.

Поскольку эта часть анатомии панцирных моллюсков ранее никогда подробно не изучалась, исследователи начали свою работу с подробного изучения чешуек хитона. Ученые проанализировали внутреннюю структуру, химический состав, наномеханические свойства и геометрическое строение зубцов.

«Мы хотели объединить гибкость и защиту, а этого очень трудно добиться с помощью синтетических систем», — объясняет выбор объекта для исследований Линг Ли, один из авторов разработки.

Внешний вид хитона / © Virginia Tech

Затем команда исследователей провела трехмерное параметрическое моделирование для оценки взаимодействия отдельных чешуек. При помощи 3D-принтера они напечатали зубцы на различных типах гибких подложек, а затем испытали их механические свойства в условиях контролируемых нагрузок, чтобы понять, каким образом зубцы сочетают гибкость и защитные свойства. Под воздействием внешней силы чешуйки хитонов деформируются и сближаются, образуя сплошной непроницаемый слой. При этом в обычных условиях они способны с определенной степенью свободы двигаться друг относительно друга, обеспечивая подвижность защитного слоя.

При разработке брони исследователи учитывали необходимость варьирования размеров чешуек. В тех местах, где более важна гибкость (например, на коленях или на локтях), стоит размещать зубцы меньшего размера и менее плотно расположенные. На грудной клетке и на спине же необходимы более крупные чешуйки, дающие повышенную степень защиты при физическом воздействии.

По мнению ученых, «биобронежилеты», построенные на таком принципе, смогут обеспечивать более высокую степень безопасности, чем существующие конструкции.