Een grapefruit die van 10 meter hoogte valt, beschadigt het vruchtvlees niet ; de Arapaimas , een vissoort die in de Amazone leeft, is bestand tegen de aanvallen van piranha's met hun driehoekige tanden ; de schelpen van de abalone zijn hard en breukvast ; ……….
In de bovenstaande gevallen gebruikt de natuur hiërarchische structuren om bescherming te bieden tegen extreme belastingen.
Geïnspireerd door deze voorbeelden van levende wezens die hiërarchische structuren gebruiken ter bescherming, hebben wetenschappers een nieuw 'geconstrueerd materiaal' ontwikkeld, genaamd Proteus (naar de gedaanteverwisselende mythische god), dat vergelijkbare eigenschappen bezit.
Proteus, het nieuwe lichtgewicht materiaal (met slechts 15% van de dichtheid van staal), is zowel zeer vervormbaar als ultrabestendig tegen dynamische puntbelastingen en kan daarom niet worden doorgesneden met een haakse slijper of een boormachine.
Het is metaalschuim gemaakt van aluminiumoxide-keramische bollen ingekapseld in een cellulair aluminium. Deze nieuwe metaal-keramische, hiërarchische structuur is gevoelig voor interne trillingen onder plaatselijke belastingen. Deze trillingen zijn ontworpen om op te treden wanneer een roterend snijgereedschap een keramische bol op zijn pad tegenkomt. Het contact met het keramische segment veroorzaakt een plaatselijke belasting op de rand van een roterende schijf, wat leidt tot hoogfrequente, uit het vlak vallende trillingen.
Bij het doorslijpen met een haakse slijper of boormachine zorgt de onderlinge trilling die ontstaat door de keramische bollen in de behuizing ervoor dat de slijpschijf of boor bot wordt. De keramische deeltjes fragmenteren bovendien in fijne deeltjes , die de celstructuur van het materiaal opvullen en uitharden naarmate de snelheid van het gereedschap toeneemt.
Proteus lijkt industriële toepassingen te hebben in het maken van fietssloten, lichtgewicht bepantsering en beschermingsmiddelen voor professionals die met snijgereedschappen werken.
***
Bron:
Szyniszewski, S., Vogel, R., Bittner, F. et al. Niet-snijbaar materiaal gecreëerd door lokale resonantie en reksnelheidseffecten. Gepubliceerd: 20 juli 2020. Scientific Reports 10, 11539 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-65976-0
Reacties zijn gesloten.