“Maczugi” tych krewetek jako inspiracja dla supertwardych materiałów

Mogą mieć niewiele ponad 10 cm długości, ale krewetki modliszki potrafią zadać poważny cios – są w stanie z prędkością 23 metrów na sekundę wybić swoje pałeczkowate przedramiona i rozbić je o swoją ofiarę siłą kuli karabinowej. Jednak pomimo tego ogromnego uderzenia, starożytne skorupiaki są w stanie rzucać cios za ciosem, nie ponosząc przy tym żadnych szkód.

Teraz materiałoznawcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine odkryli, że pałeczki/maczugi mają unikalnie zaprojektowaną powłokę nanocząsteczkową, która pochłania i rozprasza energię. Stwierdzenie to może mieć znaczący wpływ na materiały konstrukcyjne w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym i sportowym.

“Pomyśl o przebiciu ściany kilka tysięcy razy z taką prędkością i nie złamaniu pięści”, powiedział główny badacz profesor David Kisailus. ” To imponujące i skłoniło nas do zastanowienia się, jak to może być”.

Zespół wykorzystał elektron transmisyjny (TEM) i mikroskopy sił atomowych do zbadania architektury nanoskali i materiałów, które składają się na warstwę wierzchnią pałeczek. Stwierdzono, że nanocząsteczki są wykonane z przeplatających się organicznych nanokryształów, wykonanych z białek i polisacharydów, oraz nieorganicznych nanokryształów fosforanu wapnia. Nieorganiczne nanokryształy są ułożone w stosy jak elementy Lego, z niewielkimi różnicami w orientacji, gdzie łączą się ze sobą.

“Wysokiej rozdzielczości TEM naprawdę pomógł nam zrozumieć te cząsteczki, jak są one skonstruowane i jak reagują na różne rodzaje stresu. Przy stosunkowo niskich prędkościach odkształcania, cząsteczki deformują się prawie jak pianka błotna i odzyskują swoją objętość po odciążeniu”, powiedział profesor Kisailus.

“Cząsteczki usztywniają się i pękają na stykach nanokrystalicznych. Kiedy coś łamiesz, otwierasz nowe powierzchnie, które rozpraszają znaczne ilości energii. “

Struktura ta może być naśladowana i wykorzystana do projektowania podobnych cząstek w celu dodania ulepszonych powierzchni ochronnych do stosowania we wszystkim, od samochodów i samolotów do kasków rowerowych i pancerzy osobistych – twierdzą naukowcy.

Źródło: Jason Goodyer, Science Focus | Zdjęcie: Photo by Dorothea OLDANI on Unsplash

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x