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受软体动物贝壳闪亮内衬的劝导,查究职员成立出一种水泥复合资料,其柔韧性比凡是水泥高 19 倍,抗裂性比凡是水泥高 17 倍。它的特征可使用于瓷器和混凝土等脆性陶瓷资料。
大自然以诈欺有限、适度的资料斥地轻质而结实的资料而出名,这些资料被摆列成奇妙的机闭。以珍珠质为例。少少软体动物贝壳闪闪发光的内层平凡被称为珍珠母,它是一种有机-无机复合资料,由硬质矿物文石的六角形薄片构成的三维砖墙图案,由柔嫩的超弹性生物集结物粘合而成。
固然文石片格外脆,但生物集结物的柔韧性使其或许正在拉应力功用下滑动,从而使珍珠质成为一种结实的资料,或许正在断裂前发作明显变形。现正在,普林斯顿大学土木与情况工程系的查究职员通过仿照自然珍珠质的机闭,成立出了一种新型的优质水泥复合资料。
这项查究的第一作家、普林斯顿大学工程系查究生沙山克-古普塔(Shashank Gupta)说:软硬因素之间的协同功用是珍珠质具有出众板滞特征的环节。借使咱们能策画出反抗裂纹扩展的混凝土,咱们就能让它变得更坚硬、更安详、更耐用kb体育。
为了制制珍珠状复合资料,查究职员用水泥浆片制制了六角形片材,并将其分层,中央用聚乙烯硅氧烷(PVS)分开,聚乙烯硅氧烷是一种超弹性生物集结物。然后用这种资料制成的横梁对复合资料的板滞反响举办了测试,并与用固体(完全)浇注水泥浆制成的横梁举办了比力。
查究职员对梁举办了缺口三点弯曲(3PB)试验,即正在梁的中部向下施压,正在两头向上施压,以评估抗裂性或断裂韧性。试验结果注解,水泥浆浇注的硬梁很脆;因为没有柔韧性(延展性),它们正在抵达失效点时陡然十足断裂。比拟之下,珍珠质复合梁的延展性是比较梁的 19 倍,断裂韧性是比较梁的 17.1 倍,而强度简直相像。
普林斯顿大学修设资料与增材修筑(AM2)实行室有劲人、该查究的通信作家雷扎-莫伊尼(Reza Moini)说:咱们的生物劝导本事不是单纯地仿照自然界的微观机闭,而是研习其根本道理,并诈欺这些道理来指示人制资料的工程策画。使珍珠质外壳坚硬的环节机制之一是纳米级的片状滑动。正在这里,咱们重心查究了片剂滑动的机制,通过工程策画使水泥浆的内置外层机闭与集结物的特征以及它们之间的界面仍旧平均。换句话说,咱们无意正在脆性资料中策画缺陷,以此正在策画上使其变得更褂讪。
当然,这些结果都是正在实行室中得出的。查究职员安顿正在本质情况中测试生物劝导水泥复合资料,并查究其板滞功能是否可用于提升混凝土和瓷器等其他资料的抗裂性。
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