Abalone Armor: Tøffeste Ting Teoretisk Muligt

{h1}

For alle, der nogensinde undrede sig over 'hvorfor', gør WordsSideKick.com hver dag lidt mere interessant ved at oplyse den fantastiske verden omkring os

Århundreder af krigsførelse har set kropsarme udvikle sig fra ko huder til kevlar. Nu bruger forskere laboratorieforsøg og matematik til at opdage en stærkere kuglebestandig løsning i de smukke, hjelmhjem, som tang-spise abaloner gør for sig selv.

Abalones skaber en meget bestilt mursten-flisebelagt struktur for deres skaller, der er det hårdeste arrangement af fliser teoretisk muligt, siger Marc A. Meyers fra University of California, San Diego (UCSD). Fliserne består af calciumcarbonat eller kridt, sandwicher overtrukket top og bund med et tyndt protein.

"Laminatstrukturen af ​​abalone skal har stimuleret vores gruppe til at udvikle et nyt syntetisk materiale ved hjælp af denne lavmørkede bløddyr som en vejledning," sagde Meyers.

Abalone shell kan ikke stoppe en AK47 kugle, men omhyggelig undersøgelse af de skridt, som abalone tager for at gøre deres skaller, kan hjælpe Meyers og andre materialer forskere udvikle lette og effektive kropsarme til soldater, politi, spioner og andre.

I de sidste 20 år har ingeniører og forskere vendt mere og mere til naturen for design inspiration. Feltet hedder biomimetik.

Tanken er, at naturen har udviklet design for maksimal præstation med minimal indsats. Et eksempel er den lækage-sikre emballage, der leveres af et æble og dets hud.

Biomimetik er ikke noget nyt. Wright-brødrene udarbejdede deres flyplaner fra fuglens vinger. For nylig kom udviklingen af ​​velcro fra en mands observation af effektiviteten af ​​burrs ved at holde sig til en hunds pels.

På området for hårde ting har biomimetikforskere også for nylig studeret fuglregninger, hjortehorn og dyrebener.

"Vi har vendt til naturen, fordi millioner af år med udvikling og naturlig udvælgelse har givet anledning til mange dyr til nogle meget robuste materialer med overraskende mekaniske egenskaber," sagde Meyers.

I eksperimenter med abalone-skaller opdagede Meyers og hans kandidatstuderende Albert Lin, at de er lavet af uregelmæssige stakke af kridtfliser en hundrededel tykkelsen af ​​menneskehår (i alt 0,5 mikrometer). Bøjningen af ​​lys gennem disse stabler frembringer glans af perlemor.

Med hensyn til styrke binder en positiv ladning på proteinbelægningen sig til en negativ ladning på de hexagonalt formede kalkfliseres øverste og nederste flader. Denne "lim" er stærk nok til at holde fliserne fast sammen, men svage nok til at tillade lagene at glide adskilt og absorbere energien af ​​et tungt slag i processen.

"Den klæbende egenskaber af proteinlimmen sammen med størrelsen og formen af ​​calciumcarbonatpladerne, forklarer, hvordan skallets indre giver lidt uden at brydes," sagde Meyers. "Tværtimod, når et konventionelt laminat går i stykker, svækkes hele strukturen."

Lin og Meyers målt væksten af ​​abalone skaller dyrket i et laboratorium akvarium ved UCSD's Scripps Institution of Oceanography. De skubbet tilbage en del af kropsvæggen, der lagde de enkelte abalone-skaller, klæbte 15-millimeter glasskinner til dem og trak senere skygger med forskellige tidsintervaller for at undersøge væksten af ​​"flad perle" under et mikroskop.

De fandt ud af, at abaloneens bløde kropsvæg eller mantel nær skallen indleder kalkfældning hver 10 mikrometer, hvorved de ekstremt tynde fliser begynder at danne sig og langsomt ekspanderer ud i form af sekskanter, i sidste ende nærliggende nabobliser. Fotograferet ovenfra af et mikroskop, ligner skallets overflader et firetræ, fordi abalones tilføjer lag af fliser hurtigere end hvert lag er udfyldt.

Holdets mål er at skabe en matematisk beskrivelse af skalvækst, der kan bruges af industrien til at konstruere kropsarme baseret på abalons geniale design.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com