Nacre, rainbow-sheened materiale som linjer innsiden av blåskjell og andre mollusk skjell, er kjent som den hardeste materialet på Jorden. Nå, et team av forskere ledet av University of Michigan har åpenbart nøyaktig hvordan det fungerer i sanntid.
Mer kjent som mor-av-perle, Nacre kombinasjon av hardhet og elastisitet har utsatt forskere for mer enn 80 år., Hvis mennesker kan etterligne den, kan det føre til en ny generasjon av ultra-sterke syntetiske materialer for-strukturer, kirurgiske implantater og utallige andre programmer.
«Hvordan bløtdyr kan gjøre en så tøffe materialet i det naturlige miljøet i havet har forbløffet generasjoner av vitenskapsmenn,» sa Robert Hovden, en assisterende professor i materialteknologi ved U-M og en forfatter på papir. «Vi mennesker kan gjøre tøffere materialer ved bruk av unaturlige omgivelser, for eksempel ekstrem varme og trykk. Men vi kan ikke gjenskape den type nano-engineering som bløtdyr har oppnådd., Ved å kombinere de to tilnærmingene kan føre til en spektakulær ny generasjon av materialer, og dette papiret er et skritt i riktig retning.»
ved Hjelp av elektron mikroskopi og micro-innrykk teknikker på U-M ‘ s Michigan Center for Materialer Karakterisering, materiale for forskere oppdaget en nanoskala arkitektur av organisk og uorganisk materiale som kombinerer de beste egenskapene til lag og faste stoffer, hardhet og elastisitet, i en nesten uslitelig supermaterial. Et papir som beskriver de nye funnene ble publisert 23. oktober i Nature Communications.,
Forskere har kjent det grunnleggende om nacre for flere tiår—det er laget av mikroskopiske «murstein» av en mineral kalt aragonite, blandet sammen med en «mørtel» laget av organisk materiale. Dette murstein og mørtel arrangement klart gir styrke, men nacre er langt mer robust enn sin materialer foreslår. Hovden team, som inkluderte U-M materialteknologi graduate research assistant Jiseok Gim samt geochemists fra Australia, Macquarie University og andre steder, arbeidet sammen for å knekke mysterium.,
ved Hjelp av små piezo-elektrisk micro-indenters, var de i stand til å utøve en kraft på skjell mens de var under et elektron mikroskop og se hva som skjedde i sanntid. Avslørte de en struktur som spretter tilbake fra sammenstøtet med mer finesse enn noen kunne forestille seg.
De fant at «murstein» er faktisk multi-sidig tabletter bare noen hundre nanometer i størrelse. Vanligvis, disse tablettene fortsatt atskilt, arrangert i lag og dempet av et tynt lag av organisk «mørtel.,»Men når stress er brukt til skjell, den «mørtel» squishes til side og tabletter låses sammen, danner hva er egentlig en solid overflate. Når kraften er fjernet, struktur fjærer tilbake, uten å miste styrke eller fleksibilitet.
Dette elastisitet sett nacre bortsett fra selv de mest avanserte menneskelige designet materialer. Plast, for eksempel, kan sprette tilbake fra en innvirkning, men de mister noe av sin styrke hver gang. Nacre mistet noe av sin elastisitet i gjentatt påvirkning på opp til 80% av sin kapasitet styrke.