Helmiäinen sateenkaari-sheened materiaalia, joka peittää sisäosat simpukka ja muut mollusk kuoret, tunnetaan vaikein aine Maan päällä. Nyt Michiganin yliopiston johtama tutkijaryhmä on paljastanut tarkasti, miten se toimii reaaliajassa.
tunnetaan paremmin nimellä äiti-of-helmi, Helmiäinen on yhdistelmä kovuus ja joustavuus on hämmentänyt tutkijoita yli 80 vuotta., Jos ihmiset voisivat jäljitellä sitä, se voisi johtaa uuden sukupolven erittäin vahvoja synteettisiä materiaaleja rakenteisiin, kirurgisiin implantteihin ja lukemattomiin muihin sovelluksiin.
”Kuinka nilviäisiä voi tehdä niin kova materiaali luonnollisessa ympäristössä meressä on hämmentynyt sukupolvien tutkijat”, sanoi Robert Hovden, avustava professori materiaalitieteen ja-tekniikan at U-M ja kirjailija paperille. ”Me ihmiset voimme tehdä kovempia materiaaleja käyttäen luonnottomia ympäristöjä, esimerkiksi äärimmäistä lämpöä ja painetta. Mutta emme voi toistaa sellaista nanotekniikkaa, jonka nilviäiset ovat saavuttaneet., Näiden kahden lähestymistavan yhdistäminen voisi johtaa näyttävään uuteen materiaalisukupolveen, ja tämä asiakirja on askel tähän suuntaan.”
elektronimikroskoopilla ja mikro-sisennys tekniikoita U-M: n Michigan Center for Materiaalien Karakterisointi, materiaali tutkijat havaitsivat nanomittakaavan arkkitehtuuri orgaanista ja epäorgaanista materiaalia, joka yhdistää parhaat ominaisuudet kerroksia ja kiintoaineita, kovuus ja joustavuus, lähes tuhoutumaton aineellisuuden. Uusista löydöistä kertova paperi julkaistiin Nature Communications-lehdessä 23. lokakuuta.,
Tutkijat ovat tiedossa perusasiat helmiäinen vuosikymmeniä—ja se on valmistettu mikroskooppisen ”tiiliä” mineraali nimeltään aragoniitti, terästetty yhdessä ”laasti” valmistettu orgaaninen materiaali. Tämä tiilien ja laastien järjestely antaa selvästi voimaa, mutta nacre on paljon kestävämpi kuin sen materiaalit antavat ymmärtää. Hovden on joukkue, joka sisälsi U-M materials science graduate research assistant Jiseok Gim sekä geochemists Australian Macquarie University ja muualla työskennelleet yhdessä crack mysteeri.,
Käyttäen pieniä piezo-electric micro-indenters, he pystyivät käyttämään voimaan kuoret, kun he olivat alle elektronimikroskoopilla ja katso, mitä tapahtui reaaliajassa. He paljastivat rakenteen, joka pomppii törmäyksestä takaisin hienovaraisemmin kuin kukaan osasi kuvitellakaan.
he havaitsivat, että ”tiilet” ovat todellisuudessa monikulmaisia tabletteja vain muutaman sadan nanometrin kokoisia. Tavallisesti nämä tabletit pysyvät erillisinä, kerroksina ja pehmustettuina ohuella orgaanisella ” laastikerroksella.,”Mutta kun kuoriin kohdistetaan stressiä, ”laasti” litistyy sivuun ja tabletit lukkiutuvat toisiinsa muodostaen olennaisilta osin kiinteän pinnan. Kun voima poistetaan, rakenne jouset takaisin, menettämättä mitään voimaa tai kestävyyttä.
Tämä sietokykyä asettaa helmiäinen lukuun ottamatta jopa pisimmällä ihmisen suunniteltuja materiaaleja. Esimerkiksi muovit voivat irrota törmäyksestä, mutta ne menettävät joka kerta jonkin verran voimiaan. Nacre ei menettänyt sietokykyään toistuvissa iskuissa, kun sen myötölujuus oli jopa 80 prosenttia.