Nacre, a szivárványból készült anyag, amely a kagyló és más puhatestű kagylók belsejét vonja be, a Föld legkeményebb anyagaként ismert. Most a Michigan Egyetem által vezetett kutatócsoport pontosan feltárta, hogyan működik valós időben.
ismertebb nevén gyöngyház, Nacre keménysége és ellenálló képessége több mint 80 éve foglalkoztatja a tudósokat., Ha az emberek utánozhatnák, az új generációs, rendkívül erős szintetikus anyagokhoz vezethet a szerkezetekhez, sebészeti implantátumokhoz és számtalan más alkalmazáshoz.
“az, hogy a puhatestűek ilyen kemény anyagot tudnak készíteni az óceán természetes környezetében, zavarba hozta a tudósok generációit” – mondta Robert Hovden, az U-M Anyagtudományi és mérnöki adjunktusa, valamint egy szerző a papíron. “Mi, emberek, természetellenes környezetekkel, például extrém hővel és nyomással tudunk keményebb anyagokat készíteni. De nem tudjuk megismételni azt a nanotechnológiát, amit a puhatestűek értek el., A két megközelítés ötvözése látványos új generációs anyagokhoz vezethet, és ez a papír egy lépés ebbe az irányba.”
A elektronmikroszkópos mikro-behúzás technikák, U-M Michigan Központ Anyagok Jellemzése, az anyag, a tudósok felfedeztek egy nanoléptékű építészet szerves vagy szervetlen anyag, amely ötvözi a legjobb tulajdonságait rétegek szilárd, keménysége, illetve rugalmassága, a szinte elpusztíthatatlan supermaterial. Az új felfedezéseket részletező tanulmány október 23-án jelent meg a Nature Communications-ben.,
A kutatók évtizedek óta ismerik a nacre alapjait-egy aragonit nevű ásvány mikroszkopikus “tégláiból” készül, amelyet szerves anyagból készült “habarcs” fűzött össze. Ez a tégla-habarcs elrendezés egyértelműen erőt kölcsönöz, de a gyöngyház sokkal rugalmasabb, mint az anyagai sugallják. Hovden csapata, amely magában foglalta az U-M materials science graduate research assistant Jiseok Gim-et, valamint az Ausztrál Macquarie Egyetem geokémikusait, máshol, együtt dolgoztak a rejtély megfejtésében.,
apró piezoelektromos mikro-bemélyedésekkel képesek voltak erőt kifejteni a héjakra, miközben elektronmikroszkóp alatt voltak, és valós időben figyelték, mi történt. Felfedtek egy olyan struktúrát, amely a becsapódástól visszapattan, finomabb, mint bárki elképzelte.
azt találták, hogy a” tégla ” valójában többoldalas tabletta, csak néhány száz nanométer méretű. Általában ezek a tabletták külön maradnak, rétegekben vannak elrendezve, és egy vékony réteg szerves “habarcs” párnázza őket.,”De amikor a héjakra stresszt alkalmaznak, a” habarcs ” félreteszi, a tabletták pedig össze vannak zárva, ami lényegében szilárd felület. Az erő eltávolításakor a szerkezet visszafordul, anélkül, hogy elveszítené erejét vagy rugalmasságát.
Ez az ellenálló képesség a nacre-t még a legfejlettebb emberi tervezésű anyagoktól is megkülönbözteti. A műanyagok például visszahúzódhatnak egy ütközésből, de minden alkalommal elveszítik erejüket. Nacre elvesztette egyik ellenálló képességét ismételt hatások akár 80% – át a hozam erejét.