Greibi vabalangemine 10 m kõrguselt seda ei tee kahju viljaliha, Arapaimas kalad elavad Amazonase vastu seista rünnak piraajade kolmnurksete hammaste massiividest, Abalone mereloomade kestad on kõvad ja purunemiskindlad, ……….
Ülaltoodud juhtudel kasutab loodus hierarhilisi struktuure, et pakkuda kaitset äärmuslike koormuste eest.
Nendest näidetest inspireeritud elusolendite kohta, kes kasutavad kaitseks hierarhilisi struktuure, on teadlased välja töötanud uue "arhitektuurimaterjali" nn. Proteus (pärast kuju muutvat müütilist jumalat), millel on sarnased omadused.
Proteus, uus kergkaal materjal (ainult 15% terase tihedusest) on nii hästi deformeeruv kui ka ülikindel dünaamiliste punktkoormuste suhtes, seega mitte lõigatud nurklihvija ja elektritrelliga.
See on metallist vaht, mis on valmistatud alumiiniumoksiidi keraamilistest sfääridest, mis on ümbritsetud alumiiniumist. See uus metallkeraamiline hierarhiline struktuur on lokaalsete koormuse all vastuvõtlik sisevibratsioonidele. Need võnkumised tekivad siis, kui pöörlev lõiketööriist puutub oma teel kokku keraamilise keraga. Kokkupuude keraamilise segmendiga tekitab pöörleva ketta servale lokaalse koormuse, mis põhjustab kõrgsageduslikke tasapinnaväliseid vibratsioone.
Nurklihvija või puuriga lõikamisel nüristab korpuse sees olevate keraamiliste kuulide tekitatud vibratsiooniühendus lõikeketta või puuri. Keraamika killustub ka peeneks osakesed, mis täidavad materjali rakustruktuuri ja kõvastuvad lõikeriista kiiruse suurendamisel.
Näib, et Proteusel on tööstuslikud rakendused rattalukkude, kergete soomuste ja lõiketööriistadega töötavate professionaalide kaitsevarustuse valmistamisel.
***
Allikas:
Szyniszewski, S., Vogel, R., Bittner, F. et al. Mittelõikatav materjal, mis on loodud kohaliku resonantsi ja deformatsioonikiiruse mõjude tõttu. Avaldatud: 20. juulil 2020. Scientific Reports 10, 11539 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-65976-0
