Nacre, het met regenboog omhulde materiaal dat de binnenkant van Mossel en andere weekdierschelpen voert, staat bekend als het zwaarste materiaal op aarde. Een team van onderzoekers onder leiding van de Universiteit van Michigan heeft precies onthuld hoe het werkt, in real time.
beter bekend als parelmoer, heeft Nacre ‘ s combinatie van hardheid en veerkracht wetenschappers al meer dan 80 jaar in de war gebracht., Als mensen het konden nabootsen, zou het kunnen leiden tot een nieuwe generatie ultrasterke synthetische materialen voor structuren, chirurgische implantaten en talloze andere toepassingen.”hoe mollusks zo’ n taai materiaal kunnen maken in de natuurlijke omgeving van de oceaan heeft generaties wetenschappers verbijsterd,” zei Robert Hovden, een assistent-professor in materials science and engineering aan U-M en een auteur op het artikel. “Wij mensen kunnen hardere materialen maken met onnatuurlijke omgevingen, bijvoorbeeld extreme hitte en druk. Maar we kunnen niet het soort nano-engineering repliceren dat mollusks hebben bereikt., Het combineren van de twee benaderingen zou kunnen leiden tot een spectaculaire nieuwe generatie materialen, en dit papier is een stap in die richting.”
met behulp van elektronenmicroscopie en micro-inkeping technieken bij U-M ‘ S Michigan Center for Materials Characterization, ontdekten de materiaalwetenschappers een architectuur op nanoschaal van organisch en anorganisch materiaal dat de beste eigenschappen van lagen en vaste stoffen, hardheid en veerkracht combineert tot een bijna onverwoestbaar Bovenmateriaal. Een paper waarin de nieuwe ontdekkingen werden beschreven, werd op 23 oktober gepubliceerd in Nature Communications.,
onderzoekers kennen de basis van nacre al tientallen jaren—het is gemaakt van microscopische “stenen” van een mineraal genaamd aragoniet, vermengd met een “mortel” gemaakt van organisch materiaal. Deze bakstenen-en-mortel opstelling geeft duidelijk kracht, maar nacre is veel veerkrachtiger dan de materialen suggereren. Hovden ‘ s team, waaronder U-M materials science graduate research assistant Jiseok Gim evenals geochemisten van Australië Macquarie University en elders, werkte samen om het mysterie te kraken.,
met behulp van kleine piëzo-elektrische micro-indenters konden ze kracht uitoefenen op de schelpen terwijl ze onder een elektronenmicroscoop zaten en in real time kijken wat er gebeurde. Ze onthulden een structuur die terugkaatst van impact met meer finesse dan iemand had gedacht.
zij vonden dat de “stenen” eigenlijk meerzijdige tabletten zijn van slechts een paar honderd nanometer groot. Gewoonlijk blijven deze tabletten gescheiden, gerangschikt in lagen en gedempt door een dunne laag organische “mortel.,”Maar wanneer stress wordt toegepast op de schelpen, de “mortel” knijpt opzij en de tabletten vergrendelen samen, het vormen van wat in wezen een vast oppervlak. Wanneer de kracht wordt verwijderd, springt de structuur terug, zonder enige kracht of veerkracht te verliezen.
deze veerkracht onderscheidt nacre zelfs van de meest geavanceerde door de mens ontworpen materialen. Kunststoffen, bijvoorbeeld, kunnen terugkomen van een impact, maar ze verliezen elke keer een deel van hun kracht. Nacre verloor geen van zijn veerkracht in herhaalde stoten tot 80% van zijn vloeigrens.