New most durable material of natural origin
ใหม่วัสดุที่ทนทานมากที่สุดมาจากธรรมชาติ
BY...http://masterok.livejournal.com/2243995.html
For a long time the material from which the spiders weave their webs, considered the most durable material of natural origin. This prompted researchers to study the characteristics of this material, which later found practical application in a number of man-made materials. But recently materials scientists have a new source of "inspiration", the material from which the teeth are composed of mollusks having the name "limpet» (Limpets).
เป็นเวลานานที่วัสดุซึ่งได้จากใยสานแมงมุม การพิจารณาที่มาของมันว่าเป็นวัสดุคงทนที่สุดจกธรรมชาติ นักวิจัยแจ้งว่าการศึกษาลักษณะเฉพาะของวัสดุ ซึ่งต่อมาพบการประยุกต์ใช้จริงในจำนวนของวัสดุที่มนุษย์สร้างขึ้น แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิทยาศาสตร์วัสดุที่มีแหล่งใหม่ของ "แรงบันดาลใจ" วัสดุจากใยฟันจะประกอบด้วยหอยที่มีชื่อ "หอย"
This material has a strength greater than the strength of spider silk, and this figure is comparable with the most durable materials based on carbon fibers, and its further examination may lead to a new class of synthetic materials which can be used in the construction of ships, automobiles, aircraft and space devices.
วัตถุนี้มีความแข็งแรงมากขึ้นกว่าความแข็งแรงของใยแมงมุมและตัวเลขนี้ก็เปรียบได้กับวัสดุที่คงทนถาวรมากที่สุดบนพื้นฐานของเส้นใยคาร์บอนและตรวจสอบต่อไปอาจนำไปสู่ระดับใหม่ของวัสดุสังเคราะห์ที่สามารถนำมาใช้ในการก่อสร้างของเรือรถยนต์อากาศยานและอวกาศ อุปกรณ์
Limpet - a water clams, shell having a shape vaguely resembles the shape of a saucer or Vietnamese national headdress. These mussels cling to the surface of underwater rocks near the shoreline and anyone who tried to tear off a conch shell from the cliff, knows that this is not such a simple task. However, small teeth, consisting of extremely durable material, play a somewhat different role, shellfish through its muscular "foot" and these teeth on the edge of the shell separates the algae on which it feeds, from the surface of the underwater rocks and stones.
"Despite the fact that after the invasion of limpets are scratched rocks, no one had tried to check their teeth for strength - explains Barber. - But nature is always perfect structure for developing specific mechanical work, so I decided that shellfish should be teeth extraordinary strength.Study of limpets living on rocks near Southampton, showed that their teeth are mineralized to 10% stronger than the web. "
Barber ( Asa Barber , professor of mechanical engineering from the University of Southampton) and his colleagues tested the microscopic bits of teeth limpet. The length of each tooth is curved about 1 millimeter, but researchers have wanted to study the mechanical properties are of curved material. Therefore, they make samples 100 times thinner than a human hair.
It was found that dental material capable of withstanding the pressure of 3 to 6.5 GPa, while the web maintains all 1,3-4 GPa. For comparison: the stalk of bamboo is able to endure the pressure of 1 GPa, and human bones and teeth - only 0.5-0.7 GPa.
Scientists suggest in the article publication Journal of the Royal Society Interface , that the secret of the strength of the tooth limpets lies in its forming fibrous structures. Because of this structure, even a small sample size did not affect the strength characteristics of the studied material.
In the teeth of snails researchers Albion were found composite fibers that are a thousand times thinner than artificial nanofibers used in the manufacture of bulletproof vests, aircraft and bicycle frames.
หอย - หอยน้ำเปลือกมีรูปร่างคล้ายรูปทรงของจานรองหรือเวียดนามเครื่องประดับแห่งชาติ หอยเหล่านี้ยึดติดกับพื้นผิวของหินใต้น้ำที่อยู่ใกล้ชายฝั่งและใครก็ตามที่พยายามที่จะฉีกออกจากหอยสังข์จากหน้าผารู้ว่าเรื่องนี้ไม่ได้เช่นเป็นงานที่ง่าย แต่ฟันขนาดเล็กประกอบด้วยวัสดุที่ทนทานมากมีบทบาทที่แตกต่างกันบ้างหอยผ่าน "เท้า" ของกล้ามเนื้อและฟันเหล่านี้บนขอบของเปลือกแยกสาหร่ายที่มันฟีดจากพื้นผิวของหินใต้น้ำและหิน
"แม้จะมีความจริงที่ว่าหลังจากการรุกรานของหอยที่มีรอยขีดข่วนหินไม่มีใครได้พยายามที่จะตรวจสอบฟันของพวกเขาเพื่อความแข็งแรง - อธิบายตัดผม - แต่ธรรมชาติอยู่เสมอโครงสร้างที่สมบูรณ์แบบสำหรับการพัฒนากลไกการทำงานที่เฉพาะเจาะจงดังนั้นฉันตัดสินใจว่าควรจะเป็นหอยฟันมีความแข็งแรงเป็นพิเศษการศึกษาของหอยที่อาศัยอยู่บนโขดหินใกล้เซาแธมป์ตันพบว่าฟันของพวกเขามีแร่ธาตุถึง 10% แข็งแกร่งกว่าเว็บ. "
ตัดผม ( เอเอสเอตัดผม , ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลจากมหาวิทยาลัยเซาแธมป์ตัน) และเพื่อนร่วมงานของเขาได้รับการทดสอบบิตกล้องจุลทรรศน์ของฟันหอย ความยาวของฟันแต่ละซี่เป็นโค้งประมาณ 1 มิลลิเมตร แต่นักวิจัยได้ต้องการที่จะศึกษาคุณสมบัติทางกลของวัสดุที่มีความโค้ง ดังนั้นพวกเขาทำให้กลุ่มตัวอย่าง 100 ครั้งบางกว่าเส้นผมมนุษย์
นอกจากนี้ยังพบว่าวัสดุทางทันตกรรมที่มีความสามารถในการอดทนต่อแรงกดดันของ 3-6.5 GPa ในขณะที่เว็บรักษาทั้งหมด 1,3-4 GPa สำหรับการเปรียบเทียบ: ก้านไม้ไผ่สามารถที่จะทนแรงกดดันจาก 1 GPa และกระดูกมนุษย์และฟัน - เพียง 0.5-0.7 GPa
นักวิทยาศาสตร์ชี้ให้เห็นในบทความที่ตีพิมพ์ ในวารสารของสมาคมการเชื่อมต่อ ที่ความลับของความแข็งแรงของหอยฟันอยู่ในการจัดตั้งโครงสร้างของเส้นใยเพราะโครงสร้างนี้แม้ขนาดของกลุ่มตัวอย่างขนาดเล็กไม่ได้ส่งผลกระทบต่อลักษณะความแข็งแรงของวัสดุการศึกษา
ในฟันของนักวิจัยหอยทากอัลเบียนที่พบเส้นใยคอมโพสิตที่มีเป็นพัน ๆ ครั้งบางกว่า nanofibers เทียมที่ใช้ในการผลิตเสื้อเกราะกันกระสุน, เครื่องบินและเฟรมจักรยาน
"Generally, any LOB structure always has a plurality of defects, due to which its strength is always less than the strength of the smaller object, the structure of which comprises a minimal number of defects" - tells Ace Barber (Asa Barber), - «Hence the problem that most objects that just need to be big, have a much lower strength than we would like. But teeth shellfish are an exception to this rule, the strength of the material is almost independent of their size. "
In further studies, the researchers found that such a high strength material attached to teeth clam presence of goethite, solid hydroxides of iron oxide (FeO (OH)), which is the main component of the needle rust and iron ore. With the growth of shellfish in his teeth from this mineral creates a kind of mesh fibrous nanostructure, which gives the material as a whole its highest strength.
"The engineers and materials scientists in all ages interested in the creation of structures within materials that increase its strength or allow to reduce its density" - says Professor Barber - "Fibrous structures that exist in the material mollusk teeth without much difficulty can be played on more high technological level, giving maximum strength materials needed to create structures of Formula 1 cars, sea and river vessels, aircraft and spacecraft. "
"โดยทั่วไปโครงสร้างลอบใด ๆ มักจะมีจำนวนมากของข้อบกพร่องเนื่องจากการที่มีความแข็งแรงอยู่เสมอน้อยกว่าความแข็งแรงของวัตถุที่มีขนาดเล็กโครงสร้างซึ่งประกอบด้วยจำนวนน้อยที่สุดของข้อบกพร่อง" - บอก Ace ตัดผม (เอเอสเอตัดผม) - «ดังนั้นปัญหาที่วัตถุมากที่สุดที่ เพียงแค่ต้องมีขนาดใหญ่มีความแข็งแรงต่ำกว่าที่เราต้องการ แต่หอยฟันมีข้อยกเว้นกฎนี้, ความแข็งแรงของวัสดุที่เกือบจะเป็นอิสระจากขนาดของพวกเขา. "
ในการศึกษาต่อไปนักวิจัยพบว่าเช่นวัสดุที่มีความแข็งแรงสูงที่แนบมากับการปรากฏตัวของฟันของหอย goethite, ไฮดรอกไซมั่นคงของเหล็กออกไซด์ (FeO (OH)) ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของการเกิดสนิมเข็มและแร่เหล็ก กับการเติบโตของหอยในฟันของเขาจากแร่ธาตุนี้สร้างชนิดของเส้นใยนาโนตาข่ายซึ่งจะทำให้วัสดุที่เป็นทั้งความแข็งแรงสูงสุด
"วิศวกรและนักวิทยาศาสตร์วัสดุในทุกเพศทุกวัยที่สนใจในการสร้างโครงสร้างภายในวัสดุที่เพิ่มความแข็งแรงหรืออนุญาตให้มีการลดความหนาแน่นของมัน" - ศาสตราจารย์ตัดผมกล่าวว่า - "โครงสร้างเส้นใยที่มีอยู่ในฟันหอยวัสดุโดยไม่ยากมากสามารถเล่นบนมากขึ้น เทคโนโลยีระดับสูงให้ความแข็งแรงสูงสุดวัสดุที่จำเป็นในการสร้างโครงสร้างของรถสูตร 1, ทะเลและเรือแม่น้ำเครื่องบินและยานอวกาศ. "
Biological composites are a mixture of iron oxide, goethite mineralomom compound and chitin . That is, in fact, is a natural analogue of durable plastic.
Goethite in itself is not the strongest material - it would be easy to break the rocks on impact. However, the elastic fibers of chitin matrix combined with goethite give the material strength, stiffness and strength. Fiber teeth saucers capable of withstanding enormous strain: as if one stick of spaghetti hung sacks of sugar a total weight of 1,500 kilograms, and it would thus not broken.
Now Barber hopes to find ways to create lasting natural material in the laboratory. He believes that the web is extremely difficult to produce artificially, but the fiber teeth limpets is quite possible to produce a three-dimensional printing using .
"I think that the potential of the growing crystal fibers in an artificial environment is much higher than that of the manufacture of silk webs, - says the researcher. -Use As high strength materials can open us up many new opportunities. Such material will find its application in various fields, such as dental future. "
sources
http://www.dailytechinfo.org/np/6754-obn aruzhen-novyy-material-poluchivshiy-titu l-samogo-prochnogo-materiala-estestvenno go-proishozhdeniya.html
http://www.vesti.ru/doc.html?id=2363921&t id = 107618
คอมโพสิตชีวภาพที่มีส่วนผสมของเหล็กออกไซด์, goethite mineralomom และสาร ไคติน นั่นคือในความเป็นจริงอนาล็อกตามธรรมชาติของพลาสติกที่ทนทาน
goethite ในตัวเองไม่ได้เป็นวัสดุที่แข็งแกร่ง - มันจะเป็นเรื่องง่ายที่จะทำลายหินเกี่ยวกับผลกระทบ อย่างไรก็ตามเส้นใยยืดหยุ่นของเมทริกซ์ไคตินรวมกับ goethite ให้แข็งแรงของวัสดุความแข็งและความแข็งแรง จานรองฟันไฟเบอร์ที่มีความสามารถในการอดทนต่อความเครียดมหาศาล: ราวกับว่ามีใครติดของปาเก็ตตี้แขวนกระสอบน้ำตาลน้ำหนักรวม 1,500 กิโลกรัมและมันจะจึงไม่แตก
ตอนนี้ผมหวังที่จะหาวิธีที่จะสร้างวัสดุธรรมชาติที่ยั่งยืนในห้องปฏิบัติการ เขาเชื่อว่าเว็บเป็นเรื่องยากมากในการผลิตเทียม แต่ฟันใยหอยค่อนข้างเป็นไปได้ในการผลิต การพิมพ์สามมิติโดยใช้
"ผมคิดว่าศักยภาพของเส้นใยคริสตัลเจริญเติบโตในสภาพแวดล้อมเทียมจะสูงกว่าที่ผลิตจากใยไหม, - กล่าวว่านักวิจัย ที่ใช้งานในฐานะที่เป็นวัสดุที่มีความแข็งแรงสูงเราสามารถเปิดโอกาสใหม่ ๆ วัสดุดังกล่าวจะได้พบกับการประยุกต์ใช้ในด้านต่างๆเช่นทันตกรรมในอนาคต. "
แหล่งที่มา
http://www.dailytechinfo.org/np/6754-obn aruzhen-novyy-material-poluchivshiy-titu l-samogo-prochnogo-materiala-estestvenno go-proishozhdeniya.html
http://www.vesti.ru/doc.html?id=2363921&t id = 107618
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น