Устрица подсказала секрет производства прозрачной брони

Новая прозрачная броня, для защиты войск на поле боя, вдохновила сама структура морских ракушек, говорят исследователи.

Ученые хотели бы развить жесткие, твердые, легкие материалы для таких защитных средств, как бронежилет. Все больше и больше исследователей стремятся создать материалы, которые подражают найденным в природе структурам, стратегия, известная как Биомиметика (biomimetics).

35345345

«Мы долго изучали естественные экзоскелеты как вдохновение для развития продвинутых спроектированных защитных систем», сказал автор исследования Кристин Ортис, материаловед из Массачусетского технологического института.

Чтобы развить новую броню, Ортис и ее коллега Линг Ли исследовали устрицу Placuna placenta, покрытой керамической оболочкой. Они особенно интересовались этим моллюском, потому что у него есть раковина, которая пропускает 80 процентов видимого света. Раковина иногда находит использование в оконных стеклах вместо стекла на Филиппинах, Индии и других азиатских странах. [7 Cool Animal-Inspired Technologies]

«Приблизительно пять лет назад мы начали искать естественные системы брони, которые были также оптически ясны», сказал Ортис. Прозрачная броня могла служить в «глазу солдата или стоять перед защитой, окнами и ветровыми стеклами, щитами взрыва и боевыми машинами», сказала она.

Эта морская ракушка сделана почти полностью кальцита, главного компонента относительно хрупких скал, таких как известняк и мел. Однако ученые обнаружили, что эта морская ракушка могла рассеять энергию от проникновения приблизительно в 10 раз лучше, чем обычный кальцит.

Ученые исследовали моллюска и другие раковины для подсказок о том, как создать броню, но «это — первое полное исследование естественной брони, которая сопротивляется механическому проникновению, но также оптически ясна», сказал Ортис Живую Науку. «Мы хотели узнать, как материал сопротивляется проникновению, но также и сохраняет эту уникальную оптическую собственность».

Чтобы узнать, как эта морская ракушка могла сделать настолько лучше, чем регулярный кальцит, исследователи исследовали его структуру в масштабе миллимикронов или миллиардных частей метра. Морская ракушка сделана из слоев длинных ромбовидных кристаллов кальцита, объединенного органическим материалом.

Когда морская ракушка была подвергнута микроскопической нарезке от исследования с алмазным наконечником, ученые сочли раковину искаженной через «двойникование» — кристаллы кальцита, которые были зеркальными отображениями друг друга сформированного вокруг зоны проникновения. Такое двойникование помогло рассеять энергию и локализовать повреждение, отклонив трещины от распространения дальше, например.

В конечном счете двойникование, наряду со структурой наноуровня раковины, ограничило повреждение небольшого объема и сохраненный механическая целостность остальной части структуры. Броня, основанная на этой стратегии двойникования и структуры наноуровня, могла пережить многократные хиты, сказали исследователи.

«Результаты в этой работе могут обеспечить принципы разработки для синтетической разработки легких структурных материалов с эффективным энергетическим разложением», сказал Ортис. «Мы продолжаем изучать другие бронированные разновидности, которые показывают полупрозрачные свойства и намереваются создать библиотеку биологических принципов разработки».

 

 

Читайте также: