A grapefruit szabadesése 10 m-ről nem kár a pép, a Arapaimas élő halak az Amazonasban ellenállni a támadás a piranhák háromszög alakú fogsoraiból, Az abalone tengeri lény héja kemény és törésálló, ……….
A fenti esetekben a természet hierarchikus struktúrákat használ a szélsőséges terhelések elleni védelem érdekében.
A hierarchikus struktúrákat védelemre használó élőlények e példái alapján a tudósok kifejlesztettek egy új „építészeti anyagot”, az ún. Proteus (az alakváltó mitikus isten után), amely hasonló tulajdonságokkal rendelkezik.
Proteus, az új könnyűsúly anyag (az acél sűrűségének csak 15%-a) egyszerre nagyon deformálható és rendkívül ellenálló a dinamikus pontterhelésekkel szemben. nem vágható sarokcsiszolóval és elektromos fúróval.
Ez egy alumínium-oxid kerámia gömbökből készült fémhab, amely cellás alumíniumba van burkolva. Ez az új fém-kerámia, hierarchikus szerkezet, érzékeny a belső rezgésekre, helyi terhelések hatására. Ezeket az oszcillációkat úgy tervezték, hogy akkor forduljanak elő, amikor egy forgó vágószerszám kerámiagömbbel találkozik útjában. A kerámia szegmenssel való érintkezés helyi terhelést hoz létre a forgó tárcsa peremén, ami nagyfrekvenciás, síkon kívüli rezgésekhez vezet.
A sarokcsiszolóval vagy fúróval történő vágás során a burkolaton belüli kerámia gömbök által létrehozott egymásba illeszkedő vibrációs kapcsolat tompítja a vágótárcsát vagy a fúrószárat. A kerámia is finomra töredezett részecskéket, amelyek kitöltik az anyag sejtes szerkezetét és a vágószerszám sebességének növelésével megkeményednek.
Úgy tűnik, hogy a Proteusnak ipari alkalmazásai vannak kerékpárzárak, könnyű páncélzatok és védőfelszerelések gyártásában a vágószerszámokkal dolgozó szakemberek számára.
***
Forrás:
Szyniszewski, S., Vogel, R., Bittner, F. et al. Nem vágható anyag, amely helyi rezonancia és alakváltozási hatások révén jött létre. Közzétéve: 20. július 2020. Scientific Reports 10, 11539 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-65976-0
