Seashells Saada Nende Tugevust Blokeerivatest "Tellistest"

{h1}

Shelli telliste ja mördi struktuur inspireerib paremaid nano-materjale.

Seashells on üsna karmid küpsised ja nüüd võivad teadlased teada, miks: kellakasse sisemus sisalduv pärlmamor on asetatud tellistest koosneva struktuuriga, mis muudab kest nii tugevaks kui tugevaks.

Abalone mereväetised on valmistatud kahest kihist, välimine hõre kiht ja karm sisemine kiht, mis on valmistatud pärlmutrist või pärlmutrist. Kui mõni väliskest läbib, siis on merelähedane seelik ikkagi kaitstud.

Üllatavalt on see naturaalsest armorist umbes 95 protsenti kriit. Ja igaüks, kes on kirjutanud liiga palju laualt, teab, et kriit on habras ja võib kergesti purustada. Ülejäänud 5 protsenti materjalist koosneb enam kui 30 valgest, mis toimib nagu kook, mis hoiab kriit "tellised" kokku.

"Merekarpid võtsid mõned väga tagasihoidlikud materjalid, kriit ja valgud ning tegi midagi palju karmimat," ütles Põhja-Dakota osariigi ülikoolis asuv materjalinõunik Kalpana Katti, kes ei osalenud uuringus.

Materiaalteadlased soovivad merepõhjade struktuuri dubleerida, "ütles Katti WordsSideKick.com'ile. Leiutus võib aidata innovaatilisi materjale, mis on mõeldud kasutamiseks kosmoses ja transporditehnoloogias.

Struktuurselt kõvad kestad

Tugevus ja sitkus on tegelikult materiaalteaduslikus maailmas kaks väga erinevat asja. Tugevus on see, kui suurel määral mõju võib materjal enne purustamist võtta, samas kui tugevus on materjali võime sellist mõju vastu võtta ilma pragude vormimiseta. Näiteks klaas ja räni on hea vastupanu painutamisel, kuid kui nad jõuavad teatud punktist, purunevad nad, sest nad ei suuda enam energiat neelata. Teras on karm, nii et see võib painutada.

Enamik materjali sisaldab kompromissi nende kahe omaduse vahel.

"See, mis muudab selle loodusliku materjali ainulaadseks, on see, et see koosneb suhteliselt nõrkatest koostisosadest," selgitas loodusteaduste ülikooli teadur Horacio Espinosa WordsSideKick.com'ile. Kuid nendest nõrkadest komponentidest koosnevad struktuurid aga "toovad kaasa materjali, mis ületab paremini selle üksikuid komponente," ütles Espinosa.

Espinosa meeskond leidis, et helmeste komponendid moodustavad minirakustruktuuri, mis näeb välja nagu tellistest sein. Tellised on paigutatud vaheldumisi (ühel kihil olev ristmik asub selle all ja selle all asuvate telliste keskosas), mis peatab pragude paljundamise, andes materjalile oma jäikuse.

Kui nad läksid lähemale, leidsid teadlased ka seda, et selline mitmekesine mikrostruktuur annab tugevuse, sest tellised on kujundatud väga omapäraselt: nad on lainelised.

Espinosa ja tema meeskond märkasid, et need tellised "omavad oma pinnal omapäraseid wavinessi" ja nad lõpevad lõpus, ütles Espinosa. "Selle tulemusena kipuvad need lukustama, kui nad libisevad üksteise suhtes sujuvalt, kahjustades, levitades kahju ja hajudes energiat suurtel aladel."

Teisisõnu võimaldab see õmblusniit niiskust takistavat paindumist takistamata hõre materjali, millest see on valmistatud. Kui rakendatakse jõudu, mis muul moel põhjustaks telliste deformeerimist ja lahutamist, mis põhjustaks pragu, leevendab laineliste telliste blokeering energiat.

Nacre uutesse materjalidesse

Teadlased võtsid oma naturaalseest tellistest teadmised ja ehitasid mudeli materjali, millel on sama lainepõhjalise elemendi efekt. Neid materiaalseid struktuure saab kasutada nanomaterjalide uue laine puhul, mis on pühkivad tehnoloogiad, näiteks süsiniku nanotorud ja graafine tugevdused, mida kasutatakse nanoskaala struktuurides.

"Me tahame materjale, mis on väga tugevad, väga karmid ja väga jäigad," ütles Purdue ülikooli juhtivteadur Pablo Zavattieri sõnult WordsSideKick.com'ile. "Nagu me pakume nõudlikumatele rakendustele, vajame me erinevaid materjale, mis toimivad erinevalt."

Selliseid materjale käsitletakse kosmoselahenduste jaoks, kergete, kuid kindlate lennukirelvadega, kasutatakse kergete sildade transportimisel või ehitamisel ja isegi materjalina püsivate patareide jaoks, mis võivad kahekordistuda kui konstruktsioonielemendid - näiteks plastik, mis teie sülearvuti võib oma toiteallikaga kahekordistuda. Kuid Zavattieri tunnistab, et sellised rakendused on kaugel ka tulevikus.

Katti sõnul on niiske keerukuse täielikuks mõistmiseks ja kopeerimiseks vaja rohkem tööd. "Orgaaniline niiskus on 30 valgu kokteil ja me ei tea isegi ühe struktuuri," ütles ta. "Necklite mehaanika on väga keeruline, väga keeruline hierarhiline struktuur."

Uuring avaldatakse täna (1. veebruar) veebiaadressil Nature Communications.

WordsSideKick.com'i töötaja kirjanik Jennifer Welshi saate jälgida [email protected]


Video Täiendada: .




ET.WordsSideKick.com
Kõik Õigused Reserveeritud!
Mistahes Materjalide Reprodutseerimine Lubatud Ainult Prostanovkoy Aktiivne Link Saidile ET.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ET.WordsSideKick.com