Свободното падане на грейпфрут от 10 м не го прави повреда пулпата- арапаимас живи риби в Amazon устои на атака на триъгълни зъби на пирани, Черупките на морското уши са твърди и устойчиви на счупване, ……….
В горните случаи природата използва йерархични структури, за да осигури защита срещу екстремни натоварвания.
Вдъхновени от тези примери за живи същества, използващи йерархични структури за защита, учените са разработили нов „архитектиран материал“, наречен Proteus (след променящия формата митичен бог), който има подобни свойства.
Proteus, новият лек материал (само 15% от плътността на стоманата) е силно деформируем и ултра устойчив на динамични точкови натоварвания, следователно е не подлежащ на рязане с ъглошлайф и електрическа бормашина.
Това е метална пяна, изработена от алуминиево-керамични сфери, обвити в клетъчен алуминий. Тази нова металокерамична, йерархична структура, е податлива на вътрешни вибрации при локализирани натоварвания. Тези трептения са предназначени да възникнат, когато въртящ се режещ инструмент срещне керамична сфера по пътя си. Контактът с керамичния сегмент създава локализирано натоварване върху ръба на въртящ се диск, което води до високочестотни вибрации извън равнината.
Когато се реже с ъглошлайф или бормашина, взаимосвързаната вибрационна връзка, създадена от керамичните сфери вътре в корпуса, изтъпява режещия диск или свредлото. Керамиката също се фрагментира на фини частици, които запълват клетъчната структура на материала и се втвърдяват с увеличаване на скоростта на режещия инструмент.
Изглежда Proteus има индустриални приложения при изработването на ключалки за велосипеди, лека броня и защитно оборудване за професионалисти, които работят с режещи инструменти.
***
Източник:
Szyniszewski, S., Vogel, R., Bittner, F. et al. Материал, който не може да се реже, създаден чрез локален резонанс и ефекти на скоростта на деформация. Публикувано: 20 юли 2020 г. Научни доклади 10, 11539 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-65976-0
