Новости Планеты

Устрицы помогут создать бронестекла

Устрицы помогут создать бронестекла

Тщательно структурированная прозрачная раковина устриц некоторых видов рассеивает энергию удара в небольшой области, обеспечивая то, что тело моллюска остается защищенным. Ученые сразу же планируют использовать новые результаты исследования для разработки защитных стекол. Панцирю необходимо достаточно рассеять энергию удара, чтобы не образовалась пробоина при локализации любых повреждений таким образом, чтобы основная часть защиты не подвергалась опасности, и панцирь моллюска мог выдержать большее число ударов. Это особенно непросто для прозрачного панциря, поскольку трещины рассеивают свет, что приводит к тому, что панцирь становится непрозрачным. На сегодняшний день керамическое армирование обычно включает в себя простую диафрагму, которая рассеивает энергию за счет образования микротрещин по всей площади материалу. Кристина Ортиц (Christine Ortiz) из Массачусетского технологического института в США возглавляющая новую работу, говорит, что такой тип укрепления армирование лобовых стекол автомобилей помогает остановить пулю, но в тоже время это значительно нарушает видимость. Живые создания эволюционировали различными способами, чтобы иметь возможность ограничить и локализовать разрушения, которые их панцирь мог бы выдержать. Поэтому исследовательская группа Ортиц при сотрудничестве с Министерством обороны США направилась в Смитсоновский институт в Вашингтоне в поисках видов с прозрачным панцирем.В своем новом исследовании Ортиц со студентом Лин Ли (Ling Li) изучали полупрозрачный панцирь двустворчатого морского моллюскаPlacuna placenta, обычно известного как стеклянная устрица. Раковина этого организма состоит из нанокристаллов монокристаллического кальцита, расположенного в виде черепичного рисунка с незначительным количеством органического материала в зонах соприкосновения кристаллов. Исследователи решили выяснить, наделяет ли прозрачность панциря устрицу каким-то преимуществом, то ли это случайная особенность. Исследователи сделали отпечаток кристаллов химически чистого кальцита и ракушки устрицы с помощью алмазного острия и сравнили полученные отклики. Монокристаллический кальцит образует трещины, распространяющиеся в материале радиально, в то время как раковинаP. Placentaобразует симметричные «деформационные двойники», распространяющиеся горизонтально по плоскости сдвига в нанокристаллах, а органические вкрапления останавливают распространение трещин. Такие деформационные двойники не только рассеивают энергию, но когда прикладывается большая сила, и в кристаллах образуется большее количество трещин, они изменяют направление трещин и препятствуют полному разламыванию, позволяя каждому кристаллу рассеивать больше энергии и защищать близлежащую структуру. В целом, двустворчатая раковина может поглотить почти в 10 раз больше энергии на единицу объема, чем монокристаллический кальцит. Биоминералог и кристаллограф Алехандро Родригез-Наварро (Alejandro Rodrìguez-Navarro) из Университета Гранада в Испании говорит, что исследователи и прежде изучали схожие раковины моллюсков, но представленная работа является действительно уникальной в определенном смысле, поскольку исследователи очень хорошо объясняют ударопрочные механизмы этих керамических материалов с помощью ряда энергетически рассеивающих явлений. В дальнейших планах ученых исследовать синтетические версии таких прозрачных биоматериалов. Ортиц говорит, что ее исследовательская группа рассматривает все разнообразие полупрозрачных материалов и создает библиотеку образцов. Исследовательская группа Ортиц собирается исследовать эти образцы в синтетических прототипах, напечатанных на 3D-принтере. Исследователи не намерены использовать те же самые минералы, что и живые существа, вместо этого они попытаются изменить дизайн.

Читать полностью (Время чтения: 7 минут)
Добавить комментарий
Scroll Up