ชุดเกราะโปร่งใสใหม่เพื่อปกป้องกองทัพสหรัฐฯในสนามรบอาจได้รับแรงบันดาลใจจากโครงสร้างของเปลือกหอยนักวิจัยกล่าว
นักวิทยาศาสตร์ชอบที่จะพัฒนาวัสดุที่ยากลำบากและมีน้ำหนักเบาสำหรับการใช้งานเช่นเกราะ- นักวิจัยพยายามสร้างวัสดุที่เลียนแบบโครงสร้างที่พบในธรรมชาติซึ่งเป็นกลยุทธ์ที่เรียกว่า biomimetics
“ เราศึกษามานานแล้วโครงกระดูกภายนอกเป็นแรงบันดาลใจสำหรับการพัฒนาระบบป้องกันการออกแบบทางวิศวกรรมขั้นสูง "ผู้เขียนการศึกษา Christine Ortiz นักวิทยาศาสตร์วัสดุของสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์กล่าว
เพื่อพัฒนาชุดเกราะนวนิยายออร์ติซและเพื่อนร่วมงานของเธอ Ling Li ได้ตรวจสอบหอยนางรม WindowpanePlacenta Placuna- พวกเขาสนใจเป็นพิเศษในเรื่องนี้หอยเพราะมันมีเปลือกที่อนุญาตให้แสง 80 เปอร์เซ็นต์ที่มองเห็นได้ส่องผ่านมัน บางครั้งเปลือกหอยพบว่ามีการใช้งานในหน้าต่างแทนที่กระจกในฟิลิปปินส์อินเดียและประเทศอื่น ๆ ในเอเชีย -7 เทคโนโลยีที่ได้รับแรงบันดาลใจจากสัตว์เย็น-
“ ประมาณห้าปีที่ผ่านมาเราเริ่มค้นหาระบบเกราะธรรมชาติซึ่งมีความชัดเจนด้วยแสง” ออร์ติซกล่าว เกราะโปร่งใสสามารถให้บริการใน "การป้องกันตาทหารหรือใบหน้าหน้าต่างและกระจกหน้ารถโล่ระเบิดและยานพาหนะต่อสู้" เธอกล่าว
เปลือกหอยนี้ทำขึ้นเกือบทั้งหมดของแคลิฟอร์เนียซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของหินที่ค่อนข้างเปราะบางเช่นหินปูนและชอล์ก อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์ค้นพบเปลือกหอยนี้สามารถกระจายพลังงานจากการแทรกซึมได้ดีกว่าแคลิฟอร์เนียธรรมดาประมาณ 10 เท่า
นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจสอบหอยและเปลือกหอยอื่น ๆ สำหรับเคล็ดลับเกี่ยวกับวิธีการสร้างเกราะ แต่ "นี่เป็นการศึกษาครั้งแรกอย่างละเอียดของเกราะธรรมชาติที่ต่อต้านการเจาะเชิงกล "เราต้องการทราบว่าวัสดุต่อต้านการรุก แต่ยังคงรักษาคุณสมบัติทางแสงที่ไม่เหมือนใครนี้ไว้"
เพื่อค้นหาว่าเปลือกหอยนี้สามารถทำได้ดีกว่าแคลิฟอร์เนียปกติมากนักวิจัยตรวจสอบโครงสร้างของมันในระดับนาโนเมตรหรือพันล้านเมตร เปลือกหอยทำจากชั้นของผลึกรูปเพชรยาวของแคลิฟอร์เนียร่วมกันโดยวัสดุอินทรีย์
เมื่อเปลือกหอยอยู่ภายใต้การตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์จากโพรบปลายเพชรนักวิทยาศาสตร์พบว่าเปลือกหอยที่ผิดรูปผ่าน "การจับคู่"-ผลึกของแคลิฟอร์เนียที่เป็นภาพสะท้อนของกันและกันที่เกิดขึ้นรอบ ๆ เขตการเจาะ การจับคู่ดังกล่าวช่วยกระจายพลังงานและจำกัดความเสียหายโดยการเบี่ยงเบนรอยแตกจากการแพร่กระจายไกลออกไปเช่น
ในที่สุดการจับคู่พร้อมกับโครงสร้างระดับนาโนของเชลล์ความเสียหายที่ จำกัด อยู่ในปริมาณเล็กน้อยและเก็บรักษาความสมบูรณ์ทางกลของส่วนที่เหลือของโครงสร้าง ชุดเกราะตามกลยุทธ์ของการจับคู่และโครงสร้างระดับนาโนสามารถอยู่รอดได้หลายครั้งนักวิจัยกล่าว
“ ผลการวิจัยในงานนี้อาจให้หลักการออกแบบสำหรับวิศวกรรมสังเคราะห์ของวัสดุโครงสร้างที่มีน้ำหนักเบาด้วยการกระจายพลังงานที่มีประสิทธิภาพ” ออร์ติซกล่าว "เรายังคงศึกษาสายพันธุ์เกราะอื่น ๆ ที่แสดงคุณสมบัติของ semitransparent และตั้งใจที่จะสร้างห้องสมุดของหลักการออกแบบทางชีวภาพ"
Li และ Ortiz ให้รายละเอียดการค้นพบทางออนไลน์เมื่อวานนี้ (30 มีนาคม) ในวารสาร Nature Materials
ติดตามเรา@livescience-Facebook-Google+- บทความต้นฉบับเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์สด-
