Η ελεύθερη πτώση του γκρέιπφρουτ από τα 10 m δεν βλάπτει τον πολτό, ο Τα ψάρια Arapaimas που ζουν στον Αμαζόνιο αντιστέκονται στην επίθεση των τριγωνικών δοντιών των πιράνχας, Τα κοχύλια του θαλάσσιου πλάσματος με κολύμπι είναι σκληρά και ανθεκτικά σε θραύση, ……….
Στις παραπάνω περιπτώσεις, η φύση χρησιμοποιεί ιεραρχικές δομές για να παρέχει προστασία από ακραία φορτία.
Εμπνευσμένοι από αυτά τα παραδείγματα ζωντανών πλασμάτων που χρησιμοποιούν ιεραρχικές δομές για προστασία, οι επιστήμονες ανέπτυξαν ένα νέο «αρχιτεκτονικό υλικό» που ονομάζεται Πρωτεύς (μετά τον μυθικό θεό που αλλάζει σχήμα) που έχει παρόμοιες ιδιότητες.
Proteus, the new lightweight υλικό (only 15% of steel density) is both highly deformable and ultra‐resistant to dynamic point loads thus is μη κοπτικό με γωνιακό μύλο και ηλεκτρικό τρυπάνι.
Είναι μεταλλικός αφρός κατασκευασμένος από κεραμικές σφαίρες αλουμίνας που περικλείονται σε κυψελωτό αλουμίνιο. Αυτή η νέα μεταλλική-κεραμική, ιεραρχική δομή, είναι ευαίσθητη σε εσωτερικούς κραδασμούς υπό τοπικά φορτία. Αυτές οι ταλαντώσεις έχουν σχεδιαστεί για να συμβαίνουν όταν ένα περιστρεφόμενο κοπτικό εργαλείο συναντά μια κεραμική σφαίρα στη διαδρομή του. Η επαφή με το κεραμικό τμήμα παράγει ένα τοπικό φορτίο στο χείλος ενός περιστρεφόμενου δίσκου, το οποίο οδηγεί σε δονήσεις υψηλής συχνότητας, εκτός επιπέδου.
Όταν κόβεται με γωνιακό μύλο ή τρυπάνι, η συμπλεκόμενη δονητική σύνδεση που δημιουργείται από τις κεραμικές σφαίρες μέσα στο περίβλημα αμβλύνει τον δίσκο κοπής ή το τρυπάνι. Τα κεραμικά κατακερματίζονται επίσης σε λεπτά σωματίδια, τα οποία γεμίζουν την κυτταρική δομή του υλικού και σκληραίνουν καθώς αυξάνεται η ταχύτητα του κοπτικού εργαλείου.
Η Proteus φαίνεται να έχει βιομηχανικές εφαρμογές στην κατασκευή κλειδαριών ποδηλάτου, ελαφριάς θωράκισης και προστατευτικού εξοπλισμού για επαγγελματίες που εργάζονται με εργαλεία κοπής.
***
πηγή:
Szyniszewski, S., Vogel, R., Bittner, F. et al. Μη κοπτικό υλικό που δημιουργείται μέσω τοπικού συντονισμού και ρυθμού καταπόνησης. Δημοσίευση: 20 Ιουλίου 2020. Scientific Reports 10, 11539 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-65976-0
