
研究人員說,保護戰場上美軍的新透明裝甲可能受到貝殼結構的啟發。
科學家希望為應用開發艱難,堅硬,輕巧的材料,例如防彈衣。研究人員越來越多地試圖創建模仿自然界中發現的材料,這種策略稱為仿生。
“我們已經研究了自然外骨骼作為靈感馬薩諸塞州理工學院的材料科學家克里斯汀·奧爾蒂斯(Christine Ortiz)說,為了開發高級工程保護系統。
為了開發新穎的盔甲,奧爾蒂斯和她的同事ling li調查了窗扇牡蠣,胎盤placuna。他們對此特別感興趣軟體動物,因為它具有允許80%的可見光通過它發光的外殼。貝殼有時會在窗台上使用菲律賓,印度和其他亞洲國家的玻璃使用。 [7酷動物風格的技術這是給出的
奧爾蒂斯說:“大約五年前,我們開始搜索天然裝甲系統,這也從光學上清楚地清楚。”她說。
該貝殼幾乎完全由方解石製成,這是相對脆弱的岩石(例如石灰石和粉筆)的主要成分。但是,科學家發現這片貝殼可以從滲透中耗散能量,比普通方解石要好10倍。
科學家已經檢查了軟體動物和其他貝殼,以獲取有關如何製作裝甲的提示,但是“這是對抗機械穿透但也很清楚的天然裝甲的首次徹底研究,” Ortiz告訴Live Science。 “我們想找出材料如何抵抗滲透,但也保留了這種獨特的光學特性。”
為了找出該貝殼如何比常規方解石做得更好,研究人員在納米或十億米的規模上檢查了其結構。貝殼是由有機材料結合在一起的長鑽石形晶體層製成的。
當將貝殼從鑽石尖頭探針中進行微觀凹痕時,科學家發現殼通過“孿晶”(Twinning''(Twinning)變形 - 方解石的晶體,它們是圍繞穿透區周圍形成的鏡像圖像。例如,這種雙胞胎通過使裂紋偏離更遠的裂紋來幫助消散能量和局部損害。
最終,雙胞胎與殼的納米級結構一起將損壞限制在少量體積上,並保留了其餘結構的機械完整性。研究人員說,基於這種雙胞胎和納米級結構策略的盔甲可以在多次打擊中倖存下來。
Ortiz說:“這項工作的發現可能會提供設計原理,以實現有效的能量耗散的輕質結構材料的合成工程。” “我們將繼續研究其他具有半透明特性的裝甲物種,並打算創建一個生物設計原理的庫。”
Li和Ortiz昨天(3月30日)在《自然材料》雜誌上詳細介紹了他們的發現。
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