Открыты механические свойства структуры семенного слоя

Открыты механические свойства структуры семенного слоя

Вдохновленные элементами, найденными в природе, научные сотрудники Университета Нью-Хэмпшира совершили открытие. Специалисты утверждают: мозаичная волнистая структура тонкого семенного слоя растений, например, суккулентов и некоторых трав, содержит секрет создания новых интеллектуальных материалов. Эти материалы достаточно прочные для производства оригинальных предметов, таких как бронежилеты, защитные экраны, панели корпуса самолетов.

Функция слоя семени растений

Основная функция семенного слоя растения очевидна – это защита семян. Однако обеспечивая защиту, этот функционал также обеспечивает прорастание семян. Поэтому механические свойства функционала меняются.

Изучая такую природу, вполне допустимо адаптировать геометрию и воссоздать архитектуру интеллектуального материала. Эту архитектуру доступно запрограммировать на усиление силы, прочности, гибкости и при этом обеспечить  множество различных применений.

Строительные блоки семенного слоя представлены звездообразными эпидермальными клетками. Они двигаются зигзагообразными межклеточными суставами, образуя компактный внешний вид, который защищает семена от механических повреждений и других внешних стрессов:

  • засухи,
  • замерзания,
  • бактериальной инфекции.

Чтобы лучше понять взаимосвязь между структурными атрибутами и функциями уникальной микроструктуры семенного слоя, учёные спроектировали прототипы с помощью многослойной трехмерной печати. На полученных моделях провели механические эксперименты и моделирование конечных элементов.

Результаты экспериментов, опубликованные журналом «Advanced Materials», показывают: волнистость мозаичных черепичных структур семенного слоя – так называемая суточная тесселяция, играет ключевую роль в определении механического отклика.

Как правило, чем более волнистой является структура, тем больше приложенные нагрузки могут эффективно перемещаться из мягкого волнообразного интерфейса в твердую фазу. Поэтому одновременно можно увеличить общую прочность и ударную вязкость материала.

Многообещающий принципы проектирования

Исследователи полагают, что описанные принципы проектирования демонстрируют многообещающий подход в плане повышения механических характеристик плиточных композитов из материалов, изготовленных человеком.

Общие механические свойства прототипов допустимо настроить в широком диапазоне простым изменением волнистости мозаично-подобных структур. Специалисты уверены — открытие может стать дорожной картой для разработки новых функционально градуированных композитов.

Эти композиты идеально подойдут для защиты, а также поглощения энергии и диссипации. На открытие уже зарегистрирован соответствующий патент, оформленный  «UNHInnovation».

Это структура, которая управляет передачей идей, полученных из Университета Нью-Хэмпшира, для максимального повышения социального и экономического воздействия от этих идей.


На основе информации: UNH


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *