# Концентрическая структура под перламутр повысила усталостную жизнь композитных стержней более чем в 1000 раз

- Опубликовано: 2026-11-07 03:14 UTC
- Раздел: Машины и производство › Материаловедение
- Теги: концентрическая структура, композитные стержни, биомиметические материалы, усталостная долговечность, структура перламутра, National Science Review
- Адрес: https://realtech.media/ru/news/rt-cf211561fa1739504c2ff79c_kontsentricheskaya_struktura_pod/

**Ученые свернули структуру «кирпич и раствор» в концентрические цилиндры, устранив плоскости расслоения и создав прототип приводного вала.**

![Concentric Nacre-Inspired Architecture Boosts Fatigue Life Over 1,000-Fold in Rods](https://realtech.media/media/2026/11/d3cd4c91af4f32fa.jpg)
*Acabashi, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0*

Исследователи из Научно-технического университета Китая и Шанхайского университета Цзяотун разработали композитные стержни с концентрической архитектурой «кирпич и раствор», опубликовав результаты 31 октября 2026 года в журнале National Science Review. В цилиндрических стержнях микропластинки оксида алюминия ориентированы по окружности внутри полимерной матрицы, что решает проблему анизотропной слабости плоских аналогов перламутра [1]. В испытаниях на циклический изгиб при равном напряжении усталостная долговечность концентрических стержней превысила показатели плоского композита более чем на три порядка (>10³ раз) [1].

## Устранение слабых плоскостей

Природный перламутр состоит из жестких минеральных пластинок и тонких органических прослоек, рассеивающих энергию разрушения за счет трения и отклонения трещин [1]. Однако в синтетических слоистых материалах межслойные интерфейсы образуют сплошные слабые плоскости, что приводит к быстрому расслоению при сложных разнонаправленных нагрузках [1]. 

Перенос архитектуры в цилиндрический формат с осесимметричным распределением слоев вокруг центральной оси исключил образование единой слабой плоскости [1]. Компьютерное моделирование и механические тесты подтвердили, что концентрическое строение выравнивает распределение напряжений, подавляет полосы сдвига и заставляет развивающиеся трещины двигаться по сложным пространственным траекториям с повышенным поглощением механической энергии [1].

## Метод формования и прототип вала

Для создания стержней сантиметрового диаметра микропластинки глинозема связывали нановолокнами бактериальной целлюлозы в гибкие пленки путем самосборки. Полученные пленки скатывали в цилиндрические заготовки, пропитывали жидкой смолой методом вакуумной инфузии и полимеризовали на месте, получая плотные детали без необходимости последующей механической доработки структуры [1].

Рентгеновская томография показала, что искривленные слои препятствуют объединению микротрещин в одну сплошную магистральную трещину при циклических нагрузках [1]. В качестве демонстратора авторы изготовили из полученного композита рабочий прототип приводного вала и элементы прецизионных конструкций [1]. Сейчас коллектив масштабирует технологию на керамические матрицы и детали больших габаритов [1].

## Источники

1. [National Science Review](https://doi.org/10.1093/nsr/nwag681)
2. [EurekAlert](https://www.eurekalert.org/news-releases/1150750)

---

Источник: RealTech, realtech.media — https://realtech.media/ru/news/rt-cf211561fa1739504c2ff79c_kontsentricheskaya_struktura_pod/