Взрывы, пузыри и повреждения мозга
AstroNews.ru - 29 Января 2018 05:39:19
Исследователи при помощи моделирования на суперкомпьютерах показали, как пузыри, появление которых обусловлено взрывами на поле боя, могут привести к повреждению нейтронов в мозгу солдат. Используя схожие методы, команда выяснила, как наночастицы влияют на хрупкость керамических материалов, используемых при строительстве космических шаттлов. Исследователи обнаружили, что распространенная точка зрения, согласно которой наночастицы повышают прочность материала, не всегда подтверждается.
Ашфак Аднан (Ashfaq Adnan), адъюнкт-профессор инженерной механики Техасского университета в Арлингтоне, США, вместе со своими коллегами опубликовал в июле 2017 г. работу в журнале Scientific Reports, в которой раскрывается влияние взрывов, происходящих на поле боя, на мозг солдат. В работе показано, как взрывы могут привести к появлению кавитационных «пузырей» в мозгу, которые повреждают периферические нейронные сети. Моделирование этого процесса было проведено на суперкомпьютерах вычислительного центра Texas Advanced Computing Center (TACC).
В новой работе Аднан и его команда нашли другое приложение своим находкам, носящим, по словам ученого, фундаментальный характер. В этом случае результаты моделирования помогли глубже понять инновационные многофазные материалы типа керамика-керамика и керамика-металл, что позволит в будущем создавать более прочные материалы этого класса. Это исследование посвящено сверхвысокотемпературным материалам на основе ZrB2 (диборида циркония) и ZrC-ZrB2 (нанокомпозитного цирконий-карбидного – цирконий-диборидного материала). Этот материал способен выдерживать без расплавления температуры до 2000 градусов Цельсия, поэтому он используется при строительстве космических шаттлов, разогревающихся при вхождении в плотные слои атмосферы до очень высоких температур.
В своей работе, также основанной на моделировании молекулярной динамики, как и исследование повреждений нейронов мозга, Аднан и его команда показывают, что зернограничное усиление материала наночастицами не всегда оказывает положительное воздействие на прочность, обусловливая повышение хрупкости, которая также недопустима для материалов, используемых при строительстве шаттлов - именно хрупкое разрушение материала обшивки привело, например, к аварии шаттла «Колумбия» в 2003 г.
Работа опубликована в журнале Journal of the American Ceramic Society.