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貝殼結構可將玻璃強度提高200倍
發布日期:2020-02-07   點擊量:966   作者:杯蓋   文章來源:www.1885725.live

玻璃有很多用途,它是透明的,堅固的,耐化學腐蝕的,耐用的,但最大的缺點是易碎。根據物理學家組織網1月28日的報道,最近,加拿大麥吉爾大學的工程師們受到貝殼的啟發,開發出一種比標準玻璃強度高200倍的新型結構玻璃。相關論文發表在本周的《自然通訊》雜志上。

研究小組深入研究了一些自然材料,如貝殼、骨頭、指甲等。雖然它們是由易碎礦物組成的,但它們具有驚人的韌性和彈性。秘密是這些礦物“結合”在一起。一個更大,更強的結構單元。

“組合體”是指殼體中含有許多微小的裂紋線,也稱為界面。研究人員解釋說,表面上它似乎削弱了材料的強度和堅固性,但事實上,它是一個精致的壓力導流器,有效地將外部壓力轉向分化。例如,一些貝殼的發光內殼,也被稱為珍珠母,比組成它的礦物強3000倍。

研究人員說:“引入弱化的‘界面’會使材料變得更強,似乎與人們的直覺相矛盾,但在自然材料中,這是一種被廣泛采用的強有力的策略?!崩眠@種自然的策略,他們使用三維激光在玻璃上刻下一些微小的裂縫,讓這些裂縫填滿玻璃的內部。因此,玻璃的強度增加了200倍,而且容易受到沖擊。更好的辦法是,它在受到強烈沖擊時會輕微彎曲,而不是立即折斷。而且,破碎的玻璃可以“拉伸”,破碎前可以拉伸5%左右,普通玻璃只有0.1%。

弗朗西斯巴斯萊特是該論文的合著者,也是麥吉爾大學機械工程系的成員,他說:“普通玻璃制成的容器落在地上很可能會被粉碎,但如果它是由仿生玻璃制成的,它可能會變形并且不會完全粉碎。經過幾次跌落后,它仍然可以工作?!?

貝殼由易碎的礦物質制成,但它們堅硬而堅韌。最初,當模仿殼結構時,研究人員試圖創建一個微小的“基本模塊”,然后組裝一種新材料,如微結構墻。 “后來我們走了另一條道路,從一塊沒有微結構的大塊材料開始,然后在里面雕刻界面?!卑退谷R特說。

將微小的網狀裂縫引入玻璃將使其更堅固,并且新方法以“非常經濟”的方式克服了玻璃的脆弱性。 “只需要一個激光脈沖即可準確地聚焦到預定位置。我們的三維激光雕刻技術也可以輕松升級為更大,更厚的不同形狀的材料.Baslet說。

中國玻璃網(新聞編輯部

日期歸檔2020年02月 2020年01月 2019年12月 2019年11月 2019年10月 2019年09月

 

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