Корзина |  Ваша корзина пуста

Биоинженерия и производство шин. Улучшение сцепления шин и повышение б



Биоинженерия и производство шин. Улучшение сцепления шин и повышение безопасности 1 Сентября 2016

Биоинженерия и производство шин. Улучшение сцепления шин и повышение безопасности


Способность гекконов взбираться и висеть вниз головой на совершенно ровных поверхностях интересовала ученых много веков, но лишь около 15 лет назад они смогли определить, что эта необычайная способность есть у гекконов благодаря крошечным прожилкам в их лапах. Тогда же возникла идея практического использования подобных механизмов биомимикрии на микроскопическом уровне, и в том числе в шинной индустрии.


Недавно представила отчет о своих исследованиях команда ученых из Лихайского исследовательского университета в Пенсильвании, которая, при участии Michelin Corporation и Национального научного фонда США, занимается разработкой материалов, способных улучшить безопасность и надежность шин. Руководитель группы, профессор химических и биомолекулярных технологий Ананд Джагота и его команда опубликовали статью в журнале Scientific Reports, рассказывающую об их работе по созданию новых биотехнологических структур с уникальными фрикционными характеристиками, которые могут оказать положительный эффект при использовании в промышленности, в том числе и в шинной. Среди соавторов статьи – Бенджамин Леврар, исследователь из Michelin Corporation.


Производители всегда вынуждены искать компромиссы между такими ключевыми характеристиками шин, как сцепление, срок службы и топливная экономичность. Улучшение одной из характеристик непременно ведет к ухудшению какой-либо другой.


“Высококачественные шины обладают сниженным сопротивлением качению, которое уменьшает расход топлива, а также увеличенным уровнем трения при скольжении, что помогает быстрее тормозить, – пояснил Ананд Джагота. – Чтобы усилить это трение, сейчас шины снабжают специальными структурами, которые отводят воду и увеличивают сцепление. Мы работаем над созданием подобных структур, но микроскопического размера”.


Для этой цели группа ученых решила не воспроизводить поверхность лапок геккона, а имитировать ровные подушечки, расположенные на лапках кузнечиков и лягушек. Для этого была создана особая тонкая пленка, состоящая из крошечных выступов.


“Мы разместили эти выступы в шестиугольном порядке, а поверх них нанесли специальное тонкое покрытие, что позволило обеспечить стабильный контакт с неровными поверхностями и усиление опорного трения, – рассказал Джагота. – Шинам, разумеется, не нужно одинаковое сцепление во всех направлениях, поэтому мы решили использовать параллельные ряды, и мы полагали, что эта система снизит скольжение в поперечном направлении”.


Предположения ученых оказались верны, но результаты работы удивили даже их самих – уровень сцепления вырос настолько, что превысил все ожидания.


В ходе эксперимента ученые создали пленку из подобного резине материала, состоящую из равномерно расположенных параллельных рядов выступов и тонкого покрытия сверху. На пленку поместили стеклянный шар, который стали сдвигать в направлении, перпендикулярном расположению рядов.


По словам ученых, сцепление увеличивается за счет чрезвычайной пластичности рядов. Под давлением они изогнулись и образовали широкую площадь пятна контакта. Кроме этого, выработанная энергия рассеивается, когда ряды разгибаются и принимают свою нормальную форму.


Результаты работы, по мнению исследователей, можно назвать многообещающими. Увеличение трения скольжения способно улучшить сцепление шины, и при этом не ожидается сколько-нибудь заметного увеличения сопротивления качению.


Поддержку проекту оказывают Национальный научный фонд США и компания Michelin.