Падение грейпфрута с высоты 10 м не повреждает мякоть ; рыба арапаимас, обитающая в Амазонии, устойчива к атакам треугольных зубов пираний ; панцири морского ушка твердые и устойчивые к растрескиванию …
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» под названием «Протей » (в честь мифического бога-оборотня), обладающий схожими свойствами.
Proteus — новый легкий материал (плотность которого составляет всего 15% от плотности стали), обладающий высокой деформируемостью и сверхвысокой устойчивостью к динамическим точечным нагрузкам, поэтому его невозможно разрезать 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 угловой шлифовальной машиной или дрелью, вибрационное сцепление, создаваемое керамическими сферами внутри корпуса, затупляет режущий диск или сверло. Керамика также распадается на мелкие частицы , которые заполняют клеточную структуру материала и затвердевают по мере увеличения скорости режущего инструмента.
Похоже, Proteus находит промышленное применение в производстве велосипедных замков, легкой брони и защитного оборудования для профессионалов, работающих с режущими инструментами.
Источник:
Шинишевский, С., Фогель, Р., Биттнер, Ф. и др. Нережущий материал, созданный за счет эффектов локального резонанса и скорости деформации. Опубликовано: 20 июля 2020 г. Scientific Reports 10, 11539 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-65976-0
Комментарии закрыты.