Căderea liberă a grepfrutului de la 10 m nu prejudiciu pulpa, Arapaimas pește viu în Amazon rezista la ataca de matrice triunghiulare de dinți piranhas, Cochiliile creaturii marine abalone sunt dure și rezistente la fracturi, ……….
În cazurile de mai sus, natura folosește structuri ierarhice pentru a asigura protecție împotriva sarcinilor extreme.
Inspirați de aceste exemple de creaturi vii care folosesc structuri ierarhice pentru protecție, oamenii de știință au dezvoltat un nou „material arhitectural” numit Proteu (după zeul mitic care își schimbă forma) care are proprietăți similare.
Proteus, noua greutate ușoară material (doar 15% din densitatea oțelului) este atât foarte deformabil, cât și ultrarezistent la sarcinile punctuale dinamice, astfel este netaiabil printr-o polizor unghiular si un burghiu electric.
Este o spumă metalică realizată din sfere ceramice de alumină încapsulate într-un aluminiu celular. Această nouă structură metalo-ceramică, ierarhică, este susceptibilă la vibrații interne sub sarcini localizate. Aceste oscilații sunt proiectate să apară atunci când o unealtă de tăiere rotativă întâlnește o sferă ceramică pe calea sa. Contactul cu segmentul ceramic produce o sarcină localizată pe marginea unui disc rotativ, ceea ce duce la vibrații de înaltă frecvență, în afara planului.
Când tăiați cu o polizor unghiular sau un burghiu, conexiunea vibrațională de interblocare creată de sferele ceramice din interiorul carcasei tocește discul de tăiere sau burghiul. Ceramica se fragmentează, de asemenea, în fine particule, care umple structura celulară a materialului și se întăresc pe măsură ce viteza sculei de tăiere crește.
Proteus pare să aibă aplicații industriale în fabricarea de lacăte pentru biciclete, armuri ușoare și echipamente de protecție pentru profesioniștii care lucrează cu scule de tăiere.
***
Sursa:
Szyniszewski, S., Vogel, R., Bittner, F. şi colab. Material care nu poate fi tăiat creat prin rezonanță locală și efecte ale vitezei de deformare. Publicat: 20 iulie 2020. Rapoarte științifice 10, 11539 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-65976-0
