Nacre, regnbue-sheened materiale, at linjer indersiden af muslinger og andre bløddyr skaller, er kendt som den hårdeste materiale på Jorden. Nu har et team af forskere ledet af University of Michigan afsløret nøjagtigt, hvordan det fungerer, i realtid.
mere almindeligt kendt som perlemor, har nacres kombination af hårdhed og modstandsdygtighed mystificeret forskere i mere end 80 år., Hvis mennesker kunne efterligne det, kunne det føre til en ny generation af ultrastærke syntetiske materialer til strukturer, kirurgiske implantater og utallige andre applikationer.
“hvordan bløddyr kan gøre et så hårdt materiale i havets naturlige miljø har forvirret generationer af forskere,” sagde Robert Hovden, adjunkt i materialevidenskab og teknik ved U-M og en forfatter på papiret. “Vi mennesker kan lave hårdere materialer ved hjælp af unaturlige miljøer, for eksempel ekstrem varme og tryk. Men vi kan ikke replikere den slags nano-teknik, som bløddyr har opnået., Kombinationen af de to tilgange kan føre til en spektakulær ny generation af materialer, og dette papir er et skridt i den retning.”
ved Hjælp af elektronmikroskopi og mikro-indrykning teknikker på U-M ‘ s Michigan Center for Materialer, Karakterisering, det materiale, som forskere har opdaget en nanostørrelse arkitektur af organisk og uorganisk materiale, der kombinerer de bedste egenskaber af lag og faste stoffer, hårdhed og modstandskraft, til en næsten uovervindelig supermaterial. Et papir, der beskriver de nye opdagelser, blev offentliggjort oktober 23 i Nature Communications.,
Forskere har kendt det grundlæggende om nacre i årtier—det er lavet af mikroskopiske “mursten” af et mineral kaldet aragonit, der er blandet sammen med “mørtel” lavet af organisk materiale. Dette mursten og mørtelarrangement giver klart styrke, men nacre er langt mere elastisk end dets materialer antyder. Hovden er holdet, som omfattede U-M-materialer videnskab graduate research assistant Jiseok Gim samt geochemists fra Australien Macquarie University og andre steder, har arbejdet sammen for at knække mysteriet.,
Ved hjælp af små pie .o-elektriske mikroindenter kunne de udøve kraft på skallerne, mens de var under et elektronmikroskop og se, hvad der skete i realtid. De afslørede en struktur, der springer tilbage fra påvirkning med mere finesse end nogen forestillede sig.
de fandt ud af, at “murstenene” faktisk er flersidede tabletter kun et par hundrede nanometer i størrelse. Normalt forbliver disse tabletter adskilte, arrangeret i lag og polstret af et tyndt lag organisk “mørtel.,”Men når stress påføres skallerne, klemmer “mørtelen” til side, og tabletterne låses sammen og danner det, der i det væsentlige er en solid overflade. Når kraften fjernes, springer strukturen tilbage uden at miste styrke eller modstandsdygtighed.
denne modstandsdygtighed adskiller nacre fra selv de mest avancerede menneskeskabte materialer. Plast kan for eksempel springe tilbage fra en påvirkning, men de mister noget af deres styrke hver gang. Nacre mistede ingen af sin modstandsdygtighed ved gentagne påvirkninger på op til 80% af sin udbyttestyrke.