Voľný pád grapefruitu z 10 m nie poškodenia dužinasa Arapaimas žijúce ryby v Amazónii odolávať útok trojuholníkových zubov piraní, Mušle morského tvora sú tvrdé a odolné proti zlomeniu, ……….
Vo vyššie uvedených prípadoch príroda využíva na ochranu pred extrémnym zaťažením hierarchické štruktúry.
Vedci, inšpirovaní týmito príkladmi živých tvorov využívajúcich hierarchické štruktúry na ochranu, vyvinuli nový „architektovaný materiál“ tzv. Proteus (po tvarom meniacom sa mýtickom bohu), ktorý má podobné vlastnosti.
Proteus, nová ľahká materiál (iba 15 % hustoty ocele) je vysoko deformovateľný a ultra odolný voči dynamickým bodovým zaťaženiam, takže je nestrihateľné pomocou uhlovej brúsky a elektrickej vŕtačky.
Je to kovová pena vyrobená z keramických guľôčok z oxidu hlinitého obalených v komôrkovom hliníku. Táto nová, kovovo-keramická, hierarchická štruktúra, je náchylná na vnútorné vibrácie pri lokálnom zaťažení. Tieto oscilácie sú navrhnuté tak, aby nastali, keď rotujúci rezný nástroj narazí na svojej dráhe s keramickou guľou. Kontakt s keramickým segmentom vytvára lokalizované zaťaženie na okraji rotujúceho kotúča, čo vedie k vysokofrekvenčným vibráciám mimo roviny.
Pri rezaní pomocou uhlovej brúsky alebo vŕtačky sa do seba zapadajúce vibračné spojenie vytvorené keramickými guľôčkami vo vnútri krytu otupuje rezný kotúč alebo vrták. Keramika sa tiež fragmentuje na jemnú častice, ktoré vypĺňajú bunkovú štruktúru materiálu a tvrdnú so zvyšujúcou sa rýchlosťou rezného nástroja.
Zdá sa, že Proteus má priemyselné využitie pri výrobe zámkov na bicykle, ľahkého brnenia a ochranných prostriedkov pre profesionálov, ktorí pracujú s reznými nástrojmi.
***
zdroj:
Szyniszewski, S., Vogel, R., Bittner, F. a kol. Neobrobiteľný materiál vytvorený lokálnou rezonanciou a efektmi rýchlosti deformácie. Zverejnené: 20. júla 2020. Vedecké správy 10, 11539 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-65976-0
Komentáre sú uzavreté.