Сделал, Запостил, обси… критикуйте:)))
Вот сегодня наконец-то сделал:)
Вот сегодня наконец-то сделал:)
По данным Минтруда РФ ежегодно 1,5 млн граждан с инвалидностью обеспечивают техническими средствами реабилитации. Из них более 200 тыс. человек имеют протезы конечностей. Взрослым приходится носить их в течение долгого промежутка времени, при этом изменение веса или опухание конечности вызывает дискомфорт. А детям из-за постоянного роста приходится менять протезы каждые 6-18 месяцев. Сейчас практически не существует гильз (используют для соединения протеза с реальной частью тела), которые бы «откликались» на изменения конечности. Ученые ПНИПУ разработали особую конструкцию, которая способна со временем растягиваться, что позволяет взрослеющему ребенку носить протез дольше. Этот уникальный проект открывает новые перспективы и возможности для современной медицины.
Статья по результатам исследования опубликована в журнале «Polymers» №15 за 2023 год. Экспериментальная программа выполнена при поддержке программы Мегагрантов, контракт № 075-15-2021-578.
Разработка основана на использовании ауксетиков. В отличие от «обычных» материалов, такие структуры уменьшаются в размерах при сжимающих нагрузках и увеличиваются при растяжении. Их необычные свойства реализуются благодаря особому дизайну структуры. Она состоит из специально спроектированных элементарных ячеек и образует решетчатую структуру, напоминающую измененные пчелиные соты. Ее можно воспроизвести с помощью аддитивных технологий.
Ауксетики обладают адаптационными свойствами, которые могут применяться при проектировании гильз протезов. Подобные структуры уже используют при разработке новых типов стентов – специальных конструкций для расширения и поддержания открытыми суженных или заблокированных артерий.
Ученые ПНИПУ разработали и построили трехмерные модели такого материала, а затем напечатали прототипы на 3D-принтере. Полученные образцы подвергали нагрузкам на растяжение, чтобы установить соответствуют ли свойства материала спроектированной модели. Другими словами – политехники определяли, можно ли заранее путем изменения параметров структуры «настроить» нужные характеристики для частей будущего протеза. Исследование показало, что трехмерные модели правильно имитируют механическое поведение образцов при деформации.
На следующем этапе ученые поместили в пустоты образцов наполнитель. Именно он позволяет контролировать отклик структуры гильзы протеза на внешние воздействия. Ученые ПНИПУ присваивали наполнителю различные свойства и изучали, как они влияют на поведение всей конструкции ауксетика. То есть на возможность материала, а в будущем и протеза, адаптироваться – пропорционально расширяться или уменьшаться.
– Существует необходимость фундаментального понимания, как наполнитель влияет на жесткость и прочность композитов с ауксетичной решеткой, а также как именно с помощью его параметров можно менять адаптационные характеристики, в том числе для гильз экзопротезов. Главное преимущество материала в том, что для каждого пациента и для каждого типа индивидуального биомедицинского изделия подбирается своя комбинация ауксетичной решетки и наполнителя с выбранными свойствами, – поделился кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории «Механика биосовместимых материалов и устройств» Михаил Ташкинов.
Исследование ученых Пермского Политеха – это новый этап развития технологий протезирования и создания имплантов. Оно поможет в контроле отклика элементов экзопротезов, улучшении комфорта пациента, а также в усовершенствовании технологии создания детских протезов. Изучение ауксетичных свойств материалов значительно расширит сферу их применения в биомедицинской сфере.
Всем, ку!
Понемногу подбираюсь к скульптуре. На этот раз собрал вот такую фигурку из шамотированной керамической массы на основе дикой глины. Цель работы - опробовать некоторые варианты формы, которые хочу развить в финальной большой работе.
Лепил вручную без каркаса и пресформ, дизайн взят из головы, любые сходства случайны. Высота фигурки 30 см. Обжиги 1000/1080 градусов. Декорирована эффектарной глазурью "Магнетит".
Спасибо за внимание!
Онлайн-курсов становится все больше, и нам интересно собрать статистику, чтобы лучше понимать запросы читателей Пикабу.
Пожалуйста, поделитесь своим мнением!
В статье «Чем питалась меганевра» некоторым читателям не понравился вот этот абзац:
У современной крупной стрекозы размах крыльев – 10 сантиметров, а вес – 1,5 грамма. Если мы увеличим её размеры в 10 раз (и получим меганевру), то весить это чудовище будет уже 1,5 кило!
«Как это? – спрашивают они. – Полтора умножить на десять будет полторы тысячи?..»
В сентябрьском номере «Лучика» мы рассказывали о биомеханике. Так вот, один из основных законов биомеханики – это так называемый «закон куба и квадрата».
Представьте себе кубик со стороной в 1 сантиметр. У него 6 граней – то есть его поверхность равна 6 квадратным сантиметрам. А объём у него – 1 кубический сантиметр. Теперь увеличим сторону нашего кубика в 2 раза. Тогда площадь его поверхности станет... 6 умножить на 4, то есть 24 квадратных сантиметра. А объём? А объём стал 8 кубических сантиметров. Длина стороны увеличилась в 2 раза? Значит, площадь увеличилась в 4 раза, а объём – в 8 раз. Какое отношение кубики имеют к живым организмам? Самое прямое!
Смотрите: длина – это рост животного, его «линейный размер». Количество теплоты, которое вырабатывается организмом, зависит от его объёма (то есть веса). А вот количество лишней теплоты, которая «сбрасывается» в окружающую среду, зависит от площади поверхности! Увеличили рост животного в 2 раза? При этом количество внутреннего тепла увеличится в 8 раз, а вот «площадь радиатора» для охлаждения увеличится только в 4 раза! А это значит, что чем крупнее животное, тем быстрее оно перегревается (и тем медленнее замерзает).
Ещё пример? Количество еды, необходимой животному, зависит от объёма (веса). А длина ног? Она зависит от линейного размера! Если мы увеличим рост (то есть «длину шага») в 2 раза, то количество нужной еды (и воды, кстати, тоже) увеличится в 8 раз! А это значит, что чем крупнее животное, тем сложнее ему наесться и напиться.
Точно так же можно оценивать прочность костей, силу мышц, скорость передачи импульсов по нервам...
Помните мультфильмы и фильмы про ужасного монстра Годзиллу? Который может опрокидывать дома и ломать, как спички, огромные стойки линий электропередач?
Давайте применим к нему наши знания биомеханики. Итак, согласно комиксам, рост монстра – 60 метров. Взрослый человек (для простоты расчётов пусть рост его будет высокий – 2 метра) в спокойном состоянии генерирует 80 ватт энергии в час, опытный спортсмен во время соревнований – в среднем 400 ватт в час, ну а во время «финального рывка» может развить мощность около 1 киловатта.
Само собой, чтобы возместить такие энергопотери, человеку нужно есть – особенно спортсмену (до 4 тысяч килокалорий в сутки!). Что же показывают расчёты для Годзиллы? 60 разделить на 2 равно 30. Тогда объём тела (и количество необходимой энергии, и пищи тоже) увеличится в... 27 тысяч раз! Считаем еду. 4 тысячи килокалорий для спортсмена «на рывке» – это (приблизительно) 2 килограмма мяса. Тогда Годзилле, чтобы опрокидывать дома, понадобилось бы... 54 тонны мяса в сутки. Это коровье стадо в 200 голов. Реально такое в живой природе? Нет. Бедный Годзилла умер бы от голода.
Теперь вспомним про такую вещь, как сброс тепла! Масса тела и тепло как оцениваются? Через объём. Вырабатывает Годзилла в 27 тысяч раз больше тепла, чем человек, а вот «сбрасывает» в окружающую среду только в 900 раз больше! А ещё вспомним, что у человека теплосброс идёт через мягкую тонкую кожу с большим количеством потовых желёз, а у Годзиллы непробиваемая костяная броня (пули и снаряды не берут). Реально такое в живой природе? Нет. Годзилла просто сварился бы заживо от собственного внутреннего тепла.
Человеческие кости очень прочны – они могут «на сжатие» выдержать давление до 150 мегапаскалей. Вес Годзиллы в 27 тысяч раз больше веса человека. Прочность кости пропорциональна площади её сечения – но и кости Годзиллы в 30 раз больше по диаметру, прочность их возрастёт только в 900 раз! Чтобы выдержать гигантский вес Годзиллы, его кости должны быть из материала в несколько раз прочнее любого известного людям титанового сплава! А если кости «обыкновенные», то Годзилла под собственным весом просто сложится, как карточный домик! К этому можно добавить ещё и то, что чудовищного давления не выдержат также хрящи и суставы Годзиллы – биомеханика доказывает, что его колени просто лопнут, как перезревшие помидоры.
Напоследок про давление крови. Не будем больше сильно утомлять вас цифрами и расчётами – вы уже и сами понимаете, что для того, чтобы гнать кровь (примерно 135 тысяч литров) по организму, в том числе доставлять её к мозгу (на высоту 60 метров), понадобятся кровеносные сосуды колоссальной прочности, а также невероятной мощности сердце. Если обыкновенный жираф – просто гипертоник, то бедолага-Годзилла, едва родившись, умер бы от инфаркта или инсульта.
Сегодня даже детсадовцы знают про страшного тираннозавра рекс, или про длиннющего диплодока, или про стегозавра с фигурными пластинами на спине, или про трицератопса с рогами и костяным воротником...
В многочисленных фильмах и видеоиграх мы можем видеть, как эти удивительные животные двигались, питались, выхаживали детёнышей. И никаких вопросов как бы уже нет, «наука всё уже открыла», верно?
Но погодите. Ведь на самом деле учёные находили только окаменевшие кости этих животных! Иногда более-менее целые скелеты, но гораздо чаще – только отдельные фрагменты. Откуда же мы знаем, как именно эти животные жили? Как передвигались? Какими они были в живой природе сотни миллионов лет тому назад? На эти вопросы в состоянии ответить только одна наука – биомеханика и биомеханическое моделирование (в том числе компьютерное). И, кстати говоря, до сих пор вопросов у настоящих учёных (в отличие от кинорежиссёров) намного больше, чем ответов.
Скажем, для того чтобы ответить на вопрос, как именно двигался динозавр, нужно прежде всего оценить его вес и понять, где именно был расположен центр тяжести тела. А оценки учёных тут на самом деле очень разные. Как сказать, где расположен центр тяжести, если нам неизвестна даже точная длина тела?!
Скажем, огромный аргентинозавр – один из самых крупных динозавров, обнаруженных учёными. Какова была его длина?
Раскопки аргентинозавра – самого крупного из известных сегодня науке динозавров
«Не знаем точно, – отвечают учёные, – примерно от двадцати до тридцати пяти метров». Подумайте – ведь это ну очень грубая оценка. Это как оценить рост первоклассника Сидорова «примерно от 80 до 180 сантиметров». Какой продавец сможет при такой точности продать на Сидорова брюки и рубашку, а?
А что с весом аргентинозавра? А снова: «Не знаем точно, примерно от 60 до 110 тонн». Кхм... «Даша, сколько в тебе килограммов?» – «Ну, примерно от 15 до 29». Да что же это за такое! Нельзя ли поточнее?
При восстановлении облика динозавра по частям скелета недостающие кости приходится «додумывать» и, например, как здесь, вырезать из картона
И вот на такой шаткой основе учёные-биомеханики вынуждены строить сложнейшие компьютерные модели, которые позволяют нам понять (или не понять) – какими же были динозавры. Причём чтобы было правдоподобно, чтобы не получилось, как с Годзиллой – такого животного в природе не может быть!
Вот вам пример: если предположить, что динозавры «сделаны из таких же костей и мяса, как и современные животные, и устроены точно так же», то их масса получается очень большой, «эти животные были запредельно тяжёлые, им было невероятно трудно дышать и двигаться». Тогда биомеханики предположили, что внутри тела динозавров были пустые воздушные мешки – как у современных птиц. Тогда средняя плотность тела снижалась, и масса получалась намного более правдоподобной. Большинство современных учёных считают, что у динозавров были воздушные мешки.
Схема расположения воздушных мешков в теле динозавра
Казалось бы, «загадка разгадана», да? Но тут же возникла другая! Те же самые биомеханики, подсчитав возможные места расположения воздушных мешков, пришли к обескураживающему выводу – получалось, что центр плавучести у таких динозавров (скажем, у полуводного брахиозавра) располагался ниже, чем центр тяжести. А что это означает с точки зрения физики, не знаете? А это означает, что в воде тело динозавра было неустойчиво, его должно было постоянно переворачивать и опрокидывать брюхом кверху! Можете себе такое представить? Вот и учёные поняли, что надо искать ответ дальше, и воздушные мешки – вовсе не идеальный ответ...
До сих пор очень много вопросов у учёных вызывает кровообращение динозавров – как же они могли перекачивать кровь по своему огромному организму. У современных рептилий – даже гигантских комодских варанов – артериальное давление не превышает 10 килопаскалей. А у гигантского диплодока голова находилась на высоте 6 метров относительно сердца – и нужно было давление порядка 80 килопаскалей, 600 миллиметров ртутного столба! Какой же прочностью должны были обладать сосуды? Какой силой должно было обладать сердце? И некоторые современные специалисты – вполне серьёзно! – утверждают, что у крупных динозавров могло быть два сердца. Или даже три! А кто знает? Внутренних органов динозавров не сохранилось, одни косточки остались.
Тираннозавр из учебника биологии 1991 года. Хвост опущен вниз и служит животному опорой…
А как много вопросов до сих пор связано с движением динозавров! Возьмём, наверное, самого популярного динозавра, всеобщего любимца – 12-метровый, 10-тонный тираннозавр рекс! Сперва учёные думали, что тираннозавры ходили на двух ногах, опираясь на свой толстый и мускулистый хвост. Именно так тираннозавров рисовали в учебниках биологии ещё в 90-е годы прошлого века. Однако затем исследователи пришли к выводу, что тогда тираннозавры были бы очень медлительными, и решили, что тираннозавры двигались просто «на двух ногах», «бипедально», с хвостом «на весу». Именно такого грозного тираннозавра мы знаем по фильмам «Парк юрского периода» и «Прогулки с динозаврами». Так?
Современное представление о тираннозавре: хвост поднят и служит противовесом массивной голове. Но… (Читайте про опыт с доской!)
Так, да не очень так! – отвечают всё те же современные биомеханики. Да, при такой позе тела (а она вполне возможна, если центр тяжести динозавра расположить в нужной точке) тираннозавр мог развивать большую скорость, стать тем самым «грозным охотником из кино». Но... Те же биомеханические расчёты безжалостно показывают – при движении такой тираннозавр обладал колоссальной инерцией, а положение его было максимально неустойчивым. Переводя с языка физики на обычный язык – тираннозавру было невероятно трудно «затормозить», плюс его постоянно «раскачивало» в движении, в повороте его вообще могло завалить на бок. А упавший на бок 10-тонный тираннозавр – при его строении конечностей! – самостоятельно подняться уже не мог. Никак.
Сомневаетесь? А проведите ещё один простой опыт по биомеханике. Возьмите длинную деревянную доску – как минимум вашего роста, а лучше длиннее. Возьмите её за середину (тот самый «центр тяжести») и уложите себе на голову, придерживая руками (наверняка понадобятся мягкая шапка и помощь друзей). Теперь вы – биомеханическая модель бипедального тираннозавра, передний конец доски – голова, задний – хвост. Попробуйте с такой доской на голове походить, побегать, попрыгать, резко развернуться на месте... Вы сразу же почувствуете, как «ходит» доска «по тангажу» (то есть наклоняется вверх-вниз), как она мешает двигаться, лишает манёвренности... Наконец, попробуйте аккуратно упасть набок (не отпуская доску!), а потом самостоятельно подняться на ноги...
Приблизительная модель тираннозавра
А как же тогда тираннозавр двигался?
А вот так – как-то двигался, охотился, «жил да был», в отличие от Годзиллы, по крайней мере кости это подтверждают. Но то, что он двигался именно так, как в кино – вовсе не доказанный факт, здесь есть ещё много вопросов и загадок. Многие виды современных ящериц умеют быстро бегать на двух ногах – безусловно, но нельзя просто так взять и перенести биомеханику маленькой ящерки на гигантского динозавра!
А можно ли предположить, что динозавры состояли не из таких же материалов, как современные животные? Что их мышцы были сильнее, их нервные волокна быстрее передавали команды от мозга, что их сердце и кровеносные сосуды были намного прочнее?
Да, предположить можно. Учёные, повторимся, пока находили только кости динозавров. У нас нет (на текущий момент) почти никаких образцов их мягких тканей или, скажем, крови. Но!
Не так давно в некоторых особо хорошо сохранившихся останках динозавров учёные нашли (говорят, что нашли) следы белка коллагена. Исследования показали – коллаген динозавров вполне себе «обыкновенный», очень похож на коллаген тех же птиц...
А тогда биомеханика должна строить свои теории, считая, что динозавры состояли из тех же белков, мяса и костей, что и все современные животные. И тогда – снова возвращаемся всё к тем же самым загадкам...
Познакомиться с журналом «Лучик» можно здесь. В мартовском номере журнала читайте:
Зачем человеку подвиг? О Сикстинской Мадонне и Александре Матросове
Путь Сократа. (Сдержанность. Мужество. Справедливость)
Мойдодыр, или Зачем мальчиков одевали в платья
Русские дети. Читаем стихотворение Некрасова и думаем
Про паклю и рваклю. Что умели наши предки
Почему над мудрецами, ощупывающими слона, смеются глупцы?
Подписаться на «Лучик» можно до 20 февраля в почтовых отделениях или по ссылке на сайте Почты России.
Увидел тут мем про технику безопасности и некрономикон и вот вспомнилось опять...
Ганс Рудольф Гигер. Художник, скульптор. Основатель стиля биомеханика, создатель Чужого и просто очень крутой дядька.
Рисунки аэрографом, акрил. Дьявол в деталях.
Кто не знаком с творчеством Руди, искренне советую.
Всем ку!
Давно я собирался взяться за часы и вот наконец сподобился. Первый проект делаю из дикой глины. Если справлюсь с ней, значит с каменными массами будет вообще просто. Всё лепилось вручную. Основная часть из пласта, а остальное из комка.