Morgige Raumschiff konnte von den gleichen Knochen hergestellt werden, sind Sie

Menschliche Knochen sind erstaunlich – ernst, sie sind unglaublich cool – aber bis vor kurzem, hat es schwer, ein synthetisches Material zu entwickeln, die die superstarke Struktur von the real Thing repliziert. Jetzt Wissenschaftler in Deutschland nutzen einen 3D-Drucker um genau das zu tun – und es könnte einen Durchbruch für wie wir alles von der Architektur bis Raumschiff bauen.

Eine neue Studie veröffentlicht in Ter Proceedings der National Academy of Sciences schaut auf ein grundlegendes Problem mit Materialwissenschaften: den Kompromiss zwischen Gewicht und Festigkeit. In der Regel Materialien, die sehr stark sind tendenziell sehr schwer – wie Stahl – während leichtere Materialien weniger stabil sind.

Organische Materialien wie, wie unsere Knochen sind eine Ausnahme von dieser Regel: weil sie Konstruktionen aus Kollagen und Hydroxylapatit auf einer mikroskopischen Skala bilden – fast wie winzige Spalten und Bodenplatten mit Luft gefüllt. Sie sind leicht und stark. Hier ist, wie Blei Autor Jens Bauer erklärt das Konzept:

Technische Schäume sind sehr leicht, aber im Vergleich mit Schüttgütern, ihre Stärke ist aufgrund ihrer zufälligen ziemlich niedrig. Leichte Naturmaterialien wie Knochen, sind zelluläre Feststoffe mit optimierten Architektur. Sie sind hierarchisch strukturiert und tatsächlich bestehen aus Nanometer-Größe-Bausteine, ein Vorteil von mechanischen Größeneffekte.

Dieses Konzept in einem kleinen Maßstab neu seit jeher eine Herausforderung, nicht nur aus Sicht der Gestaltung, sondern auch aus Sicht der Fertigung — 3D-Drucker einfach waren nicht weit genug fortgeschritten, diese Mikroskop Muster bis vor kurzem neu zu erstellen. Und während Kohlefaser und Graphen auf ähnlich Nano-Skalen operieren, die Forschungen konzentrierten sich auf Knochen für seine natürliche Struktur.

3D Laser-Lithografie, Bauer mit gedruckten nanoskaligen Strukturen mit Keramik-Polymer team – die gleichen grundlegenden Dinge von unseren eigenen Knochen. Verschiedene strukturelle Organisationen verschiedene Modelle anhand — Schale im Vergleich zu Microtruss, zum Beispiel — sie waren in der Lage, die Druckfestigkeit des synthetischen Knochen in der gleichen Größenordnung wie die real Stuff zu testen.

Warum ist dies so kühl? Nun, wie wir, mit eine MIT-Studie aus dem letzten Sommer sahen, dass 3D-Druck ähnliche Strukturen, diese Arbeit den Weg in Richtung leichteres, stärkeres Material für unsere Gebäude und Brücken zeigt. Aber es könnte auch für die Raumfahrt, kritisch sein, da zählt jedes Gramm Gewicht, wenn ein Raumschiff gestartet wird. Wie die LA Times sagt, könnte diese Ideen auch auf Knochen-basierte Raumschiff und off-Welt Strukturen angewendet werden.

Überraschend genug, wird es nicht das erste Mal sein, das die Knochen auf die nächste Generation von Raum-techn. [Ter Proceedings der National Academy of Sciences geholfen haben; LATimes]

Lead-Bild: Mopic/Shutterstock.