Свободное падение грейпфрута с 10 м не повреждает мякоть., Рыбы арапаймы, обитающие в Амазонке, противостоят атаке треугольных зубных массивов пираний, Раковины морского морского ушка твердые и устойчивы к разрушению., ……….
В приведенных выше случаях природа использует иерархические структуры для защиты от экстремальных нагрузок.
Вдохновленные этими примерами живых существ, использующих иерархические структуры для защиты, ученые разработали новый «архитектурный материал», названный Протей (после изменяющего форму мифического бога), обладающего схожими свойствами.
Proteus, новый легкий материал (всего 15% от плотности стали), обладает высокой деформируемостью и сверхустойчивостью к динамическим точечным нагрузкам, поэтому необрезанный угловой шлифовальной машиной и электродрелью.
Это металлическая пена, сделанная из керамических сфер из оксида алюминия, заключенных в ячеистый алюминий. Эта новая металлокерамическая иерархическая структура восприимчива к внутренним вибрациям при локальных нагрузках. Эти колебания возникают, когда вращающийся режущий инструмент встречает на своем пути керамический шар. Контакт с керамическим сегментом создает локальную нагрузку на обод вращающегося диска, что приводит к высокочастотным колебаниям вне плоскости.
При резке с помощью угловой шлифовальной машины или сверла блокирующая вибрационная связь, создаваемая керамическими сферами внутри корпуса, притупляет режущий диск или сверло. Керамика также распадается на мелкие частицы, которые заполняют ячеистую структуру материала и затвердевают при увеличении скорости режущего инструмента.
Похоже, Proteus находит промышленное применение в производстве велосипедных замков, легкой брони и защитного оборудования для профессионалов, работающих с режущими инструментами.
Источник:
Szyniszewski, S., Vogel, R., Bittner, F. et al. Материал, не поддающийся резке, создается за счет местного резонанса и эффектов скорости деформации. Опубликовано: 20 июля 2020 г., Scientific Reports 10, 11539 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-65976-0
