Greipin vapaapudotus 10 m:stä ei vahinko massa, The Arapaimas elävät kalat Amazonissa vastustaa hyökkäys piraijojen kolmiohammasryhmistä, Abalone meriolennon kuoret ovat kovia ja murtumattomia, ……….
Yllä mainituissa tapauksissa luonto käyttää hierarkkisia rakenteita suojatakseen äärimmäisiä kuormituksia.
Näiden esimerkkien innoittamana elävistä olennoista, jotka käyttävät hierarkkisia rakenteita suojelukseen, tutkijat ovat kehittäneet uuden "arkkitehtonisen materiaalin" nimeltä Proteus (muotoa muuttavan myyttisen jumalan jälkeen), jolla on samanlaiset ominaisuudet.
Proteus, uusi kevytsarja materiaali (vain 15 % teräksen tiheydestä) on sekä erittäin muotoutuva ja erittäin kestävä dynaamisille pistekuormituksille. leikkaamaton kulmahiomakoneella ja koneporalla.
Se on metallivaahtoa, joka on valmistettu alumiinioksidikeraamisista palloista, jotka on koteloitu solualumiiniin. Tämä uusi metallikeraaminen hierarkkinen rakenne on herkkä sisäiselle tärinälle paikallisten kuormien vaikutuksesta. Nämä värähtelyt on suunniteltu tapahtumaan, kun pyörivä leikkaustyökalu kohtaa polullaan keraamisen pallon. Kosketus keraamiseen segmenttiin aiheuttaa paikallisen kuormituksen pyörivän kiekon reunaan, mikä johtaa korkeataajuisiin, tason ulkopuolisiin tärinoihin.
Kulmahiomakoneella tai porakoneella leikattaessa kotelon sisällä olevien keraamisten pallojen muodostama värähtelyyhteys tylsää leikkuulaikkaa tai poranterää. Keramiikka myös sirpaloituu hienoksi hiukkasia, jotka täyttävät materiaalin solurakenteen ja kovettuvat leikkuutyökalun nopeuden kasvaessa.
Proteuksella näyttää olevan teollisia sovelluksia polkupyörän lukkojen, kevyiden panssarien ja suojavarusteiden valmistuksessa leikkaustyökalujen kanssa työskenteleville ammattilaisille.
***
Lähde:
Szyniszewski, S., Vogel, R., Bittner, F. et ai. Leikkaamaton materiaali, joka on luotu paikallisen resonanssin ja jännitysnopeuden vaikutuksista. Julkaistu: 20. heinäkuuta 2020. Scientific Reports 10, 11539 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-65976-0
