The freefall of grapefruit from 10 m does not βλάβη ο πολτός, τη Arapaimas fish living in the Amazon resist the επίθεση of piranhas’ triangular teeth arrays, 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, το νέο ελαφρύ υλικό (μόνο το 15% της πυκνότητας του χάλυβα) είναι ταυτόχρονα εξαιρετικά παραμορφώσιμο και εξαιρετικά ανθεκτικό σε δυναμικά σημειακά φορτία, επομένως είναι 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.
When cut with an angle grinder or drill, the interlocking vibrational connection created by the ceramic spheres inside the casing blunts the cutting disc or drill bit. The ceramics also fragment into fine σωματίδια, which fill the cellular structure of the material and harden as the speed of the cutting tool is increased.
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
