Вільне падіння грейпфрута з 10 м не робить пошкодження м'якоть, Арапайма живуть риби в Амазонці протистояти атака трикутних рядів зубів піраньї, Раковини морського вушка тверді та стійкі до розривів, ……….
У наведених вище випадках природа використовує ієрархічні структури для забезпечення захисту від екстремальних навантажень.
Надихнувшись цими прикладами живих істот, які використовують ієрархічні структури для захисту, вчені розробили новий «архітектурний матеріал» під назвою Протей (на честь міфічного бога, що змінює форму), який має подібні властивості.
Proteus, новий легкий матеріал (тільки 15% щільності сталі) має високу деформативність і надстійкість до динамічних точкових навантажень, тому нерозрізний кутовою шліфувальною машиною та електродрилем.
Це металева піна, виготовлена з глиноземних керамічних сфер, укладених у пористий алюміній. Ця нова металокерамічна ієрархічна структура чутлива до внутрішніх коливань під дією локальних навантажень. Ці коливання створені для виникнення, коли обертовий ріжучий інструмент зустрічає на своєму шляху керамічну сферу. Контакт із керамічним сегментом створює локалізоване навантаження на обід диска, що обертається, що призводить до високочастотних неплощинних коливань.
Під час різання за допомогою кутової шліфувальної машини або дрилі блокуюче вібраційне з’єднання, створене керамічними сферами всередині корпусу, затуплює відрізний диск або свердло. Кераміка також дробиться на дрібні частинки, які заповнюють комірчасту структуру матеріалу і тверднуть у міру збільшення швидкості ріжучого інструменту.
Схоже, Proteus має промислове застосування у виготовленні велосипедних замків, легкої броні та захисного обладнання для професіоналів, які працюють з ріжучими інструментами.
***
джерело:
Szyniszewski, S., Vogel, R., Bittner, F. та ін. Матеріал, що не піддається різанню, створений завдяки ефектам локального резонансу та швидкості деформації. Опубліковано: 20 липня 2020 р. Наукові звіти 10, 11539 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-65976-0
