Инженеры из Австралии создали титановый материал, который сочетает малый вес и высокую прочность, а после серьёзных повреждений продолжает держаться на воде. Разработка может найти применение в морской инфраструктуре, включая буи и плавучие датчики. О результатах работы сообщает ScienceXXI.com со ссылкой на исследователей из Мельбурнского королевского технологического университета (RMIT).
Основой конструкции стала напечатанная на 3D-принтере решётка из титана с полыми соединёнными стойками. Их заполнили полиуретановой пеной, тогда как пространство между стойками оставили открытым для свободного прохождения воды. Благодаря этому материал не нуждается в сплошной герметичной оболочке, но сохраняет плавучесть даже при повреждении отдельных элементов.
Обычные металлические решётки могут быть легче воды более чем в десять раз, однако их открытые ячейки быстро заполняются жидкостью, и конструкция тонет. «Хотя металлические решётки могут быть невероятно лёгкими — их плотность составляет менее одной десятой плотности воды, — открытые взаимосвязанные пространства позволяют воде проникать внутрь, из-за чего они тонут», — сказал ведущий исследователь Джордан Норонья. По его словам, именно это долгое время не позволяло использовать прочные лёгкие решётчатые материалы в морских сооружениях.
Для оценки плавучести команда ввела показатель «скелетной плотности». В отличие от обычного расчёта, он учитывает только части конструкции, вытесняющие воду: титановые стенки и герметичные каналы со вспененным наполнителем. Если такая плотность ниже плотности окружающей жидкости, решётка будет плавать, даже когда вода проходит через внешние отверстия.
Образцы оставались на поверхности пресной воды более двух месяцев. При одинаковой общей плотности новая конструкция выдерживала нагрузку на 70% лучше нержавеющей стали и полиэтилена высокой плотности. После двух недель в природной морской воде из залива Порт-Филлип в Мельбурне масса образцов уменьшилась на 0,15%, а прочность снизилась менее чем на 1%.
Плавучесть сохранялась после появления трещин, разрушения важных соединений и перелома целого слоя решётки. Материал тонул только после сильного смятия и уплотнения. «Крошечные герметичные ячейки в пене удерживают газ и не дают воде затопить полые стойки», — пояснил Норонья.
Исследователи также изготовили прототип морского буя. В резервуаре с неспокойной морской водой он сохранял устойчивость при наклоне до 45 градусов без герметичного корпуса, защитного покрытия и дополнительной плавучей системы. Следующим этапом станут масштабирование компонентов и длительные испытания в условиях, приближенных к морским и глубоководным.
Руководитель проекта Ма Цян отметил, что заменой наполнителя внутри титанового каркаса конструкцию можно адаптировать для поглощения энергии, управления теплопередачей и снижения вибраций. Исследование «Breaking the Surface: Buoyant Metal–Polymer Open–Cell Hybrid Lattice Metamaterials» опубликовано 28 августа 2026 года в журнале Advanced Materials. Работа выполнена при поддержке Австралийского исследовательского совета по грантам DP250103847 и LE230100147, а также инициативы RMIT School of Engineering Crazy Idea.