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贝壳结构可将玻璃强度提高200倍
发布日期:2020-02-07   点击量:966   作者:杯盖   文章来源:www.chuangxinmug.com

玻璃有很多用途,它是透明的,坚固的,耐化学腐蚀的,耐用的,但最大的缺点是易碎。根据物理学家组织网1月28日的报道,最近,加拿大麦吉尔大学的工程师们受到贝壳的启发,开发出一种比标准玻璃强度高200倍的新型结构玻璃。相关论文发表在本周的《自然通讯》杂志上。

研究小组深入研究了一些自然材料,如贝壳、骨头、指甲等。虽然它们是由易碎矿物组成的,但它们具有惊人的韧性和弹性。秘密是这些矿物“结合”在一起。一个更大,更强的结构单元。

“组合体”是指壳体中含有许多微小的裂纹线,也称为界面。研究人员解释说,表面上它似乎削弱了材料的强度和坚固性,但事实上,它是一个精致的压力导流器,有效地将外部压力转向分化。例如,一些贝壳的发光内壳,也被称为珍珠母,比组成它的矿物强3000倍。

研究人员说:“引入弱化的‘界面’会使材料变得更强,似乎与人们的直觉相矛盾,但在自然材料中,这是一种被广泛采用的强有力的策略。”利用这种自然的策略,他们使用三维激光在玻璃上刻下一些微小的裂缝,让这些裂缝填满玻璃的内部。因此,玻璃的强度增加了200倍,而且容易受到冲击。更好的办法是,它在受到强烈冲击时会轻微弯曲,而不是立即折断。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%。

弗朗西斯巴斯莱特是该论文的合着者,也是麦吉尔大学机械工程系的成员,他说:“普通玻璃制成的容器落在地上很可能会被粉碎,但如果它是由仿生玻璃制成的,它可能会变形并且不会完全粉碎。经过几次跌落后,它仍然可以工作。“

贝壳由易碎的矿物质制成,但它们坚硬而坚韧。最初,当模仿壳结构时,研究人员试图创建一个微小的“基本模块”,然后组装一种新材料,如微结构墙。 “后来我们走了另一条道路,从一块没有微结构的大块材料开始,然后在里面雕刻界面。”巴斯莱特说。

将微小的网状裂缝引入玻璃将使其更坚固,并且新方法以“非常经济”的方式克服了玻璃的脆弱性。 “只需要一个激光脉冲即可准确地聚焦到预定位置。我们的三维激光雕刻技术也可以轻松升级为更大,更厚的不同形状的材料.Baslet说。

中国玻璃网(新闻编辑部

日期归档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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