Buligand tuzilishi - Bouligand structure

Buligand tuzilish modeli va SEM daktil klubida topilgan strukturaning tasviri mantis qisqichbaqasi.

A Buligand tuzilishi qatlamli va aylantirilgan mikroyapı tabiiy ravishda yaratilgan materiallarda tez-tez uchraydigan kontrplakga o'xshaydi.[1] U bir nechta narsalardan iborat lamellar yoki har biri hizalanadigan qatlamlardan iborat tolalar. Qo'shni lamellar qo'shnilariga nisbatan asta-sekin aylantiriladi.[2] Ushbu tuzilish materiallarning mexanik xususiyatlarini, ayniqsa uning sinishga chidamliligini oshiradi va mustahkamlik va tekislikda bo'ladi izotropiya. U turli xil tabiiy tuzilmalarda, shu jumladan kosmoid shkalasi ning coelacanth va ning daktil klubi mantis qisqichbaqasi va boshqa ko'plab narsalar stomatopodlar.

Kerakli mexanik xususiyatlari tufayli, ishdan chiqishga chidamli bioinspirlangan materiallarni yaratishda Bouligand tartiblarini takrorlashga urinishlar mavjud. Masalan, qatlamli kompozitsiyalar ko'rsatilgan (masalan CFRP ) ushbu tuzilishdan foydalanish ta'sir kuchini oshirdi.[3] Shu bilan birga, strukturani kichik uzunlikdagi tarozilarda takrorlash juda qiyin va ishlab chiqarish texnikasining rivojlanishi va rivojlanishi bu kerakli tuzilmani takrorlash qobiliyatini doimiy ravishda yaxshilaydi.

Mexanik xususiyatlar

Qattiqlashtiruvchi mexanizmlar

Pikindentatsiya Dactyl Club tarkibidagi Buligand tuzilmasi[4]

Ko'pgina tabiiy materiallarda mavjud bo'lgan Buligand tuzilishi juda yuqori darajaga erishgan qattiqlik va sinishga qarshilik umumiy materialga bu uning bir qismidir. Ushbu qattiqlashuv sodir bo'ladigan mexanizmlar juda ko'p, va hali hech kim mexanizm strukturaning mustahkamligining asosiy manbai sifatida aniqlanmagan. Sintetik qattiq Buligand tuzilmalaridan foydalanish uchun strukturaning sinishiga qarshilik ko'rsatadigan ushbu yo'llarni aniqlash uchun ham hisoblash ishlari, ham fizik tajribalar o'tkazildi.[5][6][7][8]

Buligand tuzilishidagi asosiy kuchaytiruvchi mexanizm sifatida u yoki bu shakldagi yoriqlar burilishlari ko'rib chiqiladi.[4][6][9] Burilish yoriqlarni burish va yoriqlar ko'prigi ko'rinishida bo'lishi mumkin.[9] Birinchisida yoriq tola tekisligi yo'nalishi bo'yicha tarqaladi; matritsa materiali bilan interfeysda.[9] Energiya chiqarish tezligi uchida etarlicha past bo'lgach, yoriq endi tola yo'nalishi bo'yicha tarqalib keta olmaydi va yoriq ko'prigiga o'tishi kerak.[9] Ushbu rejim yoriq yo'nalishini keskin o'zgartirib, bo'ylab tarqalish uchun yangi tekislikka erishish uchun tolalarni kesib o'tishni o'z ichiga oladi.[9] Bulyand tuzilishidagi yoriqlar qiyshiqligi va yoriqlar ko'prigi kombinatsiyasi juda buzilgan va kattalashgan yorilishga olib keladi.[9] Bu tarqaladigan yoriq natijasida hosil bo'lgan yangi sirt maydonini tekis yoriqqa nisbatan keskin ko'payishiga olib keladi; keyingi tarqalishni kamroq va kamroq qulay holga keltirish va o'z navbatida materialni qattiqlashtirish.[4][9]

Yoriqning burilishidan tashqari, shunchaki bitta yoriqning yo'nalishini o'zgartirishi va yanada chayqalgan yo'lni bosib o'tishi mumkin, bulyand tuzilishi ham bir nechta yoriqlar paydo bo'lishiga toqat qilishi va ularni birlashishiga yo'l qo'ymasligi mumkin.[4] Ba'zan bu yorilish burmasi deb ataladi.[4]

Yoriqning burilish, burilish, ko'prik va burilishning o'ziga xos xususiyati ham sinish rejimlarini aralashtirishdir.[6] Sinish rejimlari ochilish, tekislikda va tekislikdan tashqari qirqishni o'z ichiga oladi. Ushbu rejimlarni yoriq ko'prigi, burilish va burish orqali aralashtirish materialning boshidan kechirgan kuchlanish maydonlarini ancha murakkablashtiradi; har qanday laminat tekislikda kuchni tarqatishga yordam beradi.[6]

Ta'sirga chidamlilik

Zichlik, o'ziga xos Balistik chegaralar tezligi, va Bouligand tarkibidagi balandlikning funktsiyasi sifatida o'ziga xos energiya yutish NanoSelluloza Film[5]

Materiallardagi zarba qarshiligi umuman kuchaytirishdan stressni berish darajasi bilan farqlanadi. Ta'sir sinovlarida, ularning darajasi ham stress yoki shtammga tatbiq etilgan holat statik sinovdan ancha yuqori. Sintetik nano-tsellyuloza bulyand tuzilmalarida hosil bo'lgan plyonkalar, burchak balandligi oshgan sari, zichlik tezda doimiy qiymatga tushadi, chunki plyonkalar bir-biriga yaxshilab joylashtirilmaydi.[5] Ushbu qiymat yana 42 dan 60 darajagacha ko'tariladi va yuqori burchak ostida yana barqarorlashadi.[5] Zichlikning bu pasayishi ham o'ziga xos ballistik chegara tezligining, ham o'ziga xos energiya yutilishining keskin o'sishi bilan birga keladi.[5] Buligand tuzilishi uchun eng past zichlik bilan o'zaro bog'liq bo'lgan 18 dan 42 darajagacha bo'lgan nisbatan kichik burchaklarning zarbalarga chidamliligi va zarba qarshiligi uchun qilingan an'anaviy sintetik kvazi-izotropik tuzilmalarga qaraganda yaxshiroq energiya adsorbsiyasi borligi ko'rsatilgan.[5] Ushbu zarba qarshiligi uchun eksperimental ravishda optimallashtirilgan burchaklar diapazoni bulyand tuzilishining tabiiy misollarida topilgan tola qatlamlari orasidagi burchaklarga mos keladi.[10][11]

Buligand tuzilishini kuchaytirishning yana bir vositasi bu siljish to'lqinlarini filtrlash.[11] Buligand tuzilishining davriy va ierarxik tabiati siljish to'lqinlarini filtrlash effektini yaratadi, bu ayniqsa yuqori intensivlikdagi dinamik yuklarda samarali bo'ladi. Quvvat ta'sirida, kesmada bo'lgan o'ziga xos chastotalarning qatlamli struktura orqali o'tishiga yo'l qo'yilmaydi, bu esa uzatilgan energiyalarda tarmoqli bo'shliqni hosil qiladi va tizim sezadigan samarali energiyani pasaytiradi. Qatlamlarning balandligi burchagi, qatlamlarning qalinligi va materialda mavjud bo'lgan qatlamlar soni chastotalarni filtrlashga ta'sir qiladi.[11]

Moslashuvchanlik

a) Fibullararo siljish fibrillalarning tortishish o'qi tomon aylanishiga olib keladi. b) Lamellar elastik ravishda cho'zilib, fibrillalarning tortish o'qi tomon aylanishiga olib keladi. v) Fibrillalarni taranglik bilan ajratish. d) Lamellalarning "simpatik" aylanishi, taranglikka yo'naltirilgan boshqa lamellar tomonidan majburlanganda, lamellarning valentlik yo'nalishidan uzoqlashishiga olib keladi.[7]

Yuklab olish paytida Buligand tuzilishini sozlash kichik burchakli rentgen nurlari yordamida o'lchangan (SAXS ). Ikkala sozlash effekti kollagen fibrillalari va qisish o'qi orasidagi burchakning o'zgarishi va kollagen fibrillalarining cho'zilishi. Ushbu tuzatishlar amalga oshiriladigan to'rtta mexanizm mavjud.[7]

  1. Fibrillalar interfibrillyar qirqish tufayli aylanadi: Qarama-qarshi kuch qo'llanilganda, fibrillalar valentlik yo'nalishi bo'yicha tekislanadi. Deformatsiyalash paytida qo'llaniladigan stressning kesuvchi komponenti fibrillalar orasidagi vodorod aloqalarini uzilishiga olib keladi va keyinchalik fibril sozlangandan keyin isloh qilinadi.[7]
  2. Kollagen fibrillalari cho'zilib ketadi: kollagen fibrillalari elastik ravishda cho'zilishi mumkin, natijada fibrillalar valentlik yo'nalishi bo'yicha tekislash uchun qayta yo'naltiriladi.[7]
  3. Interfibillyar bo'shliqlarning tortishish ochilishi: valentlik yo'nalishi bo'yicha juda yo'naltirilgan fibrillalar ajralib chiqib, teshik hosil qiladi.[7]
  4. "Simpatik" lamelning aylanishi: agar lamel o'zini tortish yo'nalishi bo'yicha qayta yo'naltiradigan ikkita lamellar orasiga joylashtirilgan bo'lsa, u valentlik yo'nalishidan uzoqlasha oladi. Agar bu lamellar orasidagi bog'lanish yuqori bo'lsa, bu sodir bo'lishi mumkin.[7]

Ψ valentlik o'qi va kollagen fibril orasidagi burchakka ishora qiladi. 1 va 2 mexanizmlar ikkalasi ham kamayadi Ψ. 3 va 4-mexanizmlar increase ni ko'paytirishi mumkin, chunki fibrilya taranglik o'qidan uzoqlashadi. Kichkina with fibrillalar elastik ravishda cho'ziladi. Katta with bo'lgan fibrillalar siqiladi, chunki qo'shni lamellar shartnoma asosida qisqaradi Puassonning nisbati, bu shtammning funktsiyasi anizotropiya.[7]

Yagona va ikkilamchi Buligand tuzilishi

Tabiatda eng ko'p uchraydigan Buligand tuzilishi bu qatlamlar o'rtasida doimiy hizalanma burchagi bo'lgan burmalangan kontrplak tuzilishi. Ushbu strukturaning kamdan-kam o'zgarishi - bu ko'rinishda "ikki marta burmalangan" Buligand tuzilishi Coelacanth. Ushbu tuzilishda bir-birlariga nisbatan har qanday doimiy hizalanmaslik burchagida burama bo'linish uchun birliklar sifatida ikkita stack ishlatiladi. Ushbu birliklarning har biridagi ikkita fibrilya qatlami ularning fibril yo'nalishi bir-biriga perpendikulyar bo'ladigan darajada yotadi.[6]

Yagona va ikki marta o'ralgan buligand tuzilishi orasidagi mexanik farqlar kuzatilgan.[6] Ikkita buligand tuzilmasi keng tarqalgan yagona buligand tuzilishga nisbatan qattiqroq va qattiqroq ekanligi ko'rsatildi. Qattiqligining oshishi, shuningdek, egiluvchanlikning pasayishi bilan birga keladi.[6] Kattalashgan kuch qisman burama tolali tekisliklarga perpendikulyar ravishda qatlamlar to'plamidan yuqoriga va pastga qarab yuguradigan "to'plamlararo fibrillalar" tuzilishiga qo'shilish bilan bog'liq.[6] Ushbu tolali to'plamlar, fibrlararo siljish uchun zarur bo'lgan energiyani sezilarli darajada oshirib, tuzilishni ushlab turishga yordam beradi.[6] Ushbu to'plamlar har bir qatlam bilan yoriqning keskin o'sib borishini istagan yo'nalishni o'zgartiradigan kontrplakning ikki tomonlama burama tabiati bilan birlashtirilgan.[6]

Bundan tashqari, strukturaning asosan bitta burmalangan buligand tuzilishga o'xshash shakllanishi mumkinligi, ammo noto'g'rilashning doimiy bo'lmagan burchagi bilan kuzatilishi mumkin. Ushbu aniq tarkibiy farq mexanik xususiyatlarga qanday ta'sir qilishi hali ham aniq emas.[7]

Tabiatdagi misollar

Artropodlar

The antropod ekzoskelet juda ierarxik. Polisaxarid xitin fibrillalari oqsillar bilan birikib, tolalarni hosil qiladi, tolalar birlashib, to'plamlarga, so'ngra to'plamlar gorizontal tekisliklarga o'raladi, ular helikoid shaklida to'planib, burmalangan kontrplak Buligand tuzilishini hosil qiladi.[12] Buligandning takrorlanadigan tuzilmalari exocuticle va endokutikula.[12] Ekzokutikula va endokutikulaning Buligand tuzilishidagi farqlar ikkala mintaqaning mexanik xususiyatlarini tahlil qilish uchun juda muhim ekanligi aniqlandi.

Artropodlarning ekzoskeletlari bor, ular atrof muhitdan himoya qiladi, yukni mexanik qo'llab-quvvatlaydi va tana tuzilishini ta'minlaydi. Deb nomlangan tashqi qatlam epikutikula, ingichka va mumsimon bo'lib, suv o'tkazmaydigan asosiy to'siq hisoblanadi. Quyida tananing asosiy tarkibiy elementi sifatida ishlab chiqilgan prokutikula mavjud. Prokutikula ikki qismdan iborat bo'lib, exocuticle tashqi qismida va endokutikula ichki qismida. Ekzokutikula endokutikulaga qaraganda zichroq; endokutikula ekzoskeletning taxminan 90% hajmini tashkil qiladi. Ekzokutikul ham, endokutikul ham Buligand tuzilishi bilan qilingan.[12]

Qisqichbaqa

Yilda dengiz qisqichbaqasi ekzoskeletlar, kaltsit va amorf kaltsiy karbonat xitin-oqsil iyerarxik matritsasida yotqizilgan minerallardir.[12] Qo'y qisqichbaqasi (Loxorhynchun grandis ), boshqa qisqichbaqalar kabi, juda anizotropik ekzoskeletga ega.[12] Qisqichbaqa ekzozutikulasida (x-y) tekislik Buligand lamellari orasidagi masofa ~ 3-5 mm, endokutikuladagi hujayralararo masofa esa ancha katta, taxminan 10-15 mkm.[12] Ekzokutikulaning kichikroq oralig'i ekzokutikada yuqori lamellar zichligini keltirib chiqaradi. Ekzokutikulada endokutikuladan yuqori qattiqlik o'lchovi mavjud, bu ekzokutikuladagi minerallarning yuqori miqdori bilan bog'liq.[12] Bu yuqoriroqni beradi aşınma qarshilik va qattiqlik ekzoskelet yuzasida, shuning uchun Qisqichbaqa ko'proq himoya darajasini beradi. Stress ostida Buligand samolyotlari odatdagi to'plam sinishi yoki to'plamni ajratish mexanizmlari orqali ishlamay qoladi.[12] Exocuticle-endocuticle interfeysi eng muhim mintaqa bo'lib, odatda bulyand samolyotlarining anizotropik tuzilishi va to'xtab qolishi va bu interfeysdagi bo'shliq tufayli muvaffaqiyatsizlik birinchi bo'lib yuzaga keladi.[12]

Z yo'nalishi bo'yicha g'ovak tubulalar ekzoskeletga kirib boradigan Buligand tekisliklari uchun normal mavjud. Ushbu tubulalarning vazifasi ionlar va ozuqa moddalarini yangi ekzoskeletga etkazishdir mollash jarayoni. Spiral tuzilishga ega bo'lgan ushbu tubulalarning mavjudligi egiluvchanlikni keltirib chiqaradi bo'yinbog ' keskinlik paytida mintaqa. Süneklik darajasining oshishi qisqichbaqa ekzoskeletining mustahkamligini oshiradi.

Katta dengiz qisqichbagasi

The Homarus americanus (Amerika omar) - bu ekzoskelet tuzilishi bilan yuqoridagi qisqichbaqalarga o'xshash va endo va ekzo-kutikulalarni taqqoslaydigan o'xshash tendentsiyalarga ega artropod. Qisqichbaqa ekzoskeletining strukturaviy / mexanik xususiyatlari uchun muhim eslatma - bu ta'sir ko'plab chuqurchalar tuzilishi Buligand samolyotlari tomonidan tashkil etilgan.[13] The qattiqlik omardagi ekzokutikula uchun qiymatlar 8,5-9,5 GPa, endokutikula esa 3-4,5 GPa gacha.[13] Asal qoliplari tarmog'idagi gradientlar, ayniqsa, endo- va ekzo-kutikula orasidagi interfeysda, bu tuzilmalar orasidagi farqning sababi hisoblanadi.[13]

Mantis qisqichbaqasi

Stomatopodlar yirtqichni ovlash uchun ishlatiladigan ko'krak qafasi qo'shimchalariga ega. Qo'shimchalar, turlarga qarab, nayza yoki klubga o'xshash bo'lishi mumkin.[11] Klubga o'xshash qo'shimchali Mantis qisqichbaqasi yoki "daktil klub" undan mollyuskalar yoki qisqichbaqalar kabi yirtqichlarning qobig'ini parchalash uchun foydalanadi.[14] The tovus mantisi qisqichbaqasi daktil klubiga ega mantis qisqichbaqalarining bir turi. Klublar yirtqichlarga qarshi zarbalar bilan bog'liq bo'lgan yuqori stress to'lqinlari ostida sinishga dosh berishga qodir. Buligand tuzilishini o'z ichiga olgan mintaqani o'z ichiga olgan klublarning ko'p mintaqaviy tuzilishi tufayli bu mumkin.[11]

Klubning tashqi va yuqori mintaqasi zarba beruvchi mintaqa deb nomlanadi. Ta'sir mintaqasi davriy zonalar va tozalangan mintaqani qo'llab-quvvatlaydi. Davriy mintaqalar ta'sir doirasidan pastda, klubning ichki qismida joylashgan. Yalang'och mintaqa klubning yon tomonlarida, davriy mintaqaning chekkalarini o'rab turadi.[11]

Ta'sir mintaqasi qalinligi 50 dan 70 mkm gacha va yuqori darajada kristallangan holda amalga oshiriladi gidroksiapatit. Davriy mintaqada amorf kaltsiy karbonat fazasi hukmronlik qiladi.[15] Amorf mineral faza bilan Buligand tuzilishini tashkil etuvchi xitin fibrillalari o'rab olingan. Davriy mintaqaning qatlamli joylashishi tolalarning 180 ° burilishlariga mos keladi. Ta'sir mintaqasi shunga o'xshash tuzilishga ega, ammo masofa kattaroq (raqobatdoshlar orasidagi masofa 180 ° burilish).[11] Yalang'och mintaqa yuqori darajada hizalangan parallel xitin tolasi to'plamlaridan qilingan.[15]

Bouligand tuzilishining davriyligi va chiralligi tufayli klub qo'shimchasi siljish to'lqinlarini filtrlash orqali yuqori zichlikdagi yukni ushlab turishi mumkin.[11] Yoriqlarning katastrofik o'sishiga ikki yo'l to'sqinlik qiladi. Yoriqlarning o'sishi xitin tolalari qatlamlari orasidagi helikoidial tuzilishga ergashganda, har bir yoriq uzunligiga katta sirt hosil bo'ladi. Shuning uchun, klubning zarbasi va yorilish tarqalishida tarqaladigan yuqori umumiy energiya mavjud. Yoriqlar qo'shni qatlamlar bo'ylab tarqalganda, modul tebranishi tufayli o'sishga to'sqinlik qiladi. Buligand tuzilishi anizotrop qattiqlikka ega, natijada qatlamlar bo'ylab elastik modul tebranishi sodir bo'ladi. Xitin tolasining yo'nalishiga qarab o'sish yo'nalishiga qarab yoriqlar tarqalishi bilan umumiy zararga bardoshlik yaxshilanadi.[15]

Baliq

Arapaima

Arapayma ierarxik tuzilishi.

The Arapaima baliqning tashqi tarozilari piranha chaqishiga qarshi turishga mo'ljallangan. Bunga tarozining ierarxik arxitekturasi orqali erishiladi. Tarozilarning ingichka bo'lishi va ularning bir-birining ustiga chiqib ketishi harakat paytida egiluvchanlikni ta'minlaydi. Bu shuningdek, yirtqich hujum qilganda bitta tarozi qanchalik egilib qolishiga ta'sir qiladi.[7]

Turlarda Arapaima gigas, har bir shkala ikkita aniq tarkibiy mintaqaga ega, natijada panking va egilishga chidamli shkala hosil bo'ladi. Tashqi qatlam qalinligi taxminan 0,5 mm va yuqori darajada mineralizatsiyalangan, bu uni qiyinlashtiradi, yirtqich tishning sinishini rag'batlantiradi. Ichki qavatning qalinligi taxminan 1 mm bo'lib, Buliland tuzilishida joylashgan mineralizatsiyalangan kollagen fibrillalaridan qilingan.[7] Fibrillalarda kollagen molekulalari gidroksiapatit mineral nanokristallari bilan singdiriladi. Kollagen fibrillalari xuddi shu yo'nalishda hizalanib, qalinligi 50 mkm bo'lgan kollagen lamellar qatlamini hosil qiladi. Lamellalar yo'nalishda noto'g'ri joylashuv bilan to'planib, Buligand tuzilishini yaratadilar.[7]

Hujum paytida tarozi egilganda, gofrirovka qilingan morfologiya tufayli stress tarqaladi. Eng katta deformatsiya ichki yadro qatlamida sodir bo'lishi uchun mo'ljallangan. Ichki qatlam mo'rt tashqi qatlamga qaraganda ko'proq plastik deformatsiyani qo'llab-quvvatlashi mumkin. Bouligand tuzilishi o'zining qatlamli qatlamlarini qo'llaniladigan kuchlarga moslashishi uchun sozlashi mumkinligi sababli.[7]

Yuklab olish paytida Buligand tuzilishini sozlash kichik burchakli rentgen nurlari yordamida o'lchangan (SAXS ). Rostlashlar sodir bo'ladigan to'rtta mexanizm bu fibril aylanishi, kollagen fibrilining cho'zilishi, fibrillalar orasidagi tortishish ochilishi va simpatik lamellarning aylanishi.[7]

Yuklab olish muhitiga moslashgan fibrillalar lamellarning egiluvchanligini oshiradi. Bu shkalaning egilishiga qarshilik qiladi va shuning uchun sinishga chidamliligini oshiradi. Umuman olganda, tashqi miqyosli qatlam qiyin va mo'rt, ichki qatlam esa egiluvchan va qattiq.[7]

Saza

Xuddi shunday Buligand tuzilishi ham tarozidan topilgan oddiy karp (Cyprinus carpio ).[16] Arapaima bilan taqqoslaganda, karp tarozilaridagi minerallar miqdori past, shu bilan birga cho'zish sinovlarida umumiy energiya tarqalishi va fibril kengayishi yuqori.

Biomimikriya

Qo'shimcha ishlab chiqarish

Qo'shimchalar ishlab chiqarish Bu murakkab geometriya va AM qismlari uchun noyob ishlash xususiyatlarini yaratishga imkon beradigan mashhur sanoatning kelgusi shakli.[17] AM qismlarining mexanik xususiyatlari bilan bog'liq asosiy masala - bu joriy etish mikroyapı yotqizilgan material qatlamlari ichidagi bir xillik. Ushbu nuqsonlar, shu jumladan g'ovaklilik va noyob interfeyslar natijasida anizotropiya hosil bo'ladi mexanik javob istalmagan ish qismining. Bunga qarshi kurashish anizotrop mexanik reaktsiya, Bouligandning ilhomlantiruvchi vositasi yo'li burmalangan Bouligand konstruktsiyasida materialni joylashtirish uchun ishlatiladi.[17] Natijada, qatlamlararo heterojenliklarni stressni burish nuqtalari sifatida ishlatadigan stressni uzatish mexanizmi paydo bo'ladi mustahkamlash ushbu nuqtalarda ishlov beriladigan qism. Buligand asbob yo'llari AM tsement / seramika yotqizishida maxsus ishlatiladi. Buliganddan ilhomlangan AM qismlari mexanik stress ta'sirida quyma elementlarga qaraganda yaxshiroq harakat qilishi kuzatilgan.[17]

Pitch burchagi

Buligand ilhomlantirgan asboblar yo'lini ishlab chiqishda hal qiluvchi parametr bu burchakka burchakdir. Qatlam burchagi γ - bu helikoidal struktura hosil bo'lgan burchak.[5] Nishab burchagining nisbiy kattaligi Bouligand tomonidan ilhomlangan AM asbobining mexanik reaktsiyasi uchun juda muhimdir. Γ <45 ° (kichik burchak) uchun yuzalararo yoriqning o'sishi va yuzalararo mikrokracking kuzatiladi. 45 ° <γ <90 ° (baland burchak burchagi) davomida qattiq qism orqali dominant yoriqlar o'sishi kuzatiladi.[17]

Batareya elektrodlari

Bouligand tuzilishiga ega bo'lgan Qisqichbaqa chig'anoqlari nostandart akkumulyator elektrodlari uchun shablon sifatida ishlatilishi mumkin. Qisqichbaqa chig'anoqlari - bu arzon narxlardagi va muqobil alternativa, qimmat narxdagi boshlang'ich materiallar va nanostrukturali batareyalar uchun ishlov berish usullari. Qisqichbaqa chig'anoqlari yuqori mineralizatsiyalangan xitin tolalaridan tashkil topgan Buligand tuzilishiga ega. Tuzilma ichi bo'sh uglerodli nano tolalarni tayyorlash uchun bio-shablon sifatida ishlatilishi mumkin. Katod va anotlarni yaratish uchun kerakli bo'shliq materiallari, ko'pincha oltingugurt va kremniy bu bo'shliq tolalar tarkibiga kirishi mumkin.[18]

NanoSelluloza filmlari

Tsellyuloza nanokristallari o'z-o'zidan helikoldik ingichka plyonkalarga yig'iladi, keyinchalik qatlamlar orasidagi burchak burchagi hal qiluvchi bilan ishlov berish orqali o'zgartirilishi mumkin. Buligand tuzilishga ega bo'lgan nanoselluloza plyonkalarini manipulyatsiya qilish orqali moddiy xususiyatlarga turli xil ta'sirlarga erishish mumkin. Ushbu nanoSelluloza plyonkalari zarbalarga chidamli, barqaror va ko'p funktsiyali bo'lib, cho'ziluvchan elektronika, himoya qoplamalari, ko'zoynaklar va tana zirhlari kabi turli xil qo'llanmalarda ishlatilishi mumkin.[5]

Adabiyotlar

  1. ^ Sherman, Vinsent R.; Quan, Haocheng; Yang, Ven; Ritchi, Robert O.; Meyers, Mark A. (2017). "Pitsin mudofaasini qiyosiy o'rganish: Arapaima gigas, Latimeria chalumnae va Atractosteus spatula tarozilari". Biomedikal materiallarning mexanik xulq-atvori jurnali. 73: 1–16. doi:10.1016 / j.jmbbm.2016.10.001. PMID  27816416.
  2. ^ Buligand, Y. (1965). "Sur une architecture torsadée répandue dans de nombreuses cuticules d'Artropodes". C. R. Akad. Ilmiy ish. 261: 3665–3668.
  3. ^ Pinto, F.; Iervolino, O .; Skarselli, G .; Ginzburg, D.; Meo, M. (2016-01-01). "Bouligand tuzilmalari asosida bioinspired burmalangan kompozitlar". Martin-Palmada, Raul J; Laxtakiya, Axlesh; Knez, Mato (tahr.). Bioinspiratsiya, biomimetika va bioreplication 2016. 9797. 97970E – 97970E – 13 betlar. doi:10.1117/12.2219088. S2CID  123645285.
  4. ^ a b v d e Natarajan, Bharat (2018 yil 13-fevral). "Bioinspired Bouligand tsellyuloza nanokristalli kompozitsiyalari: mexanik xususiyatlarini ko'rib chiqish". Qirollik jamiyatining falsafiy operatsiyalari matematik fizika va muhandislik fanlari. 376 (2112). doi:10.1098 / rsta.2017.0050. PMC  5746561. PMID  29277746.
  5. ^ a b v d e f g h Tsin, Sin; Marchi, Benjamin S.; Meng, Chhaoxu; Keten, Sinan (2019-04-09). "Bioinspired Bouligand mikroyapılarına ega nanoselüloz filmlarning ta'siriga qarshilik". Nano o'lchovli avanslar. 1 (4): 1351–1361. doi:10.1039 / C8NA00232K. ISSN  2516-0230.
  6. ^ a b v d e f g h men j Yin, Sheng (2019). "Tabiiy materiallarda Buligand konstruktsiyalari ta'sirida kuchayishni giperelastik fazali sinish mexanikasini modellashtirish". J. Mexanika va qattiq jismlar fizikasi. 131: 204–220. doi:10.1016 / j.jmps.2019.07.001.
  7. ^ a b v d e f g h men j k l m n o Zimmermann, Elizabeth A.; Gludovatz, Bernd; Schaible, Erik; Deyv, Nil K. N.; Yang, Ven; Meyers, Mark A .; Ritchi, Robert O. (2013-10-15). "Tabiiy dermal zirhlarda Buligand tipidagi strukturaning mexanik moslashuvchanligi". Tabiat aloqalari. 4 (1): 2634. doi:10.1038 / ncomms3634. ISSN  2041-1723. PMID  24129554.
  8. ^ Suksangpanya, Nobphadon; Yaraghi, Nikolay A.; Quvurlar, R. Bayron; Kisailus, Dovud; Zavattieri, Pablo (2018-10-01). "Buligand me'morchiligidagi burilish va qat'iy strategiyalar". Qattiq moddalar va tuzilmalar xalqaro jurnali. 150: 83–106. doi:10.1016 / j.ijsolstr.2018.06.004. ISSN  0020-7683.
  9. ^ a b v d e f g Song, Zhaoqiang (iyun 2019). "Tebranuvchi / o'ralgan kontrplak tarkibidagi sinish rejimlari va gibrid kuchaytiruvchi mexanizmlar". Acta Biomaterialia. 91: 284–293. doi:10.1016 / j.actbio.2019.04.047. PMID  31028909 - Elsevier Science Direct orqali.
  10. ^ Quan, Haocheng (2018 yil sentyabr). "" Tirik fotoalbom "koelakant baliqlari tarozi zirhidagi romanlarni himoya qilish mexanizmlari" (PDF). Murakkab funktsional materiallar. 28 (46). doi:10.1002 / adfm.201804237.
  11. ^ a b v d e f g h Guarin-Sapata, Nikolas; Gomes, Xuan; Yaragi, Nik; Kisailus, Dovud; Zavattieri, Pablo D. (2015-09-01). "Tabiatan mavjud bo'lgan Buligand inshootlarida qirqish to'lqinlarini filtrlash". Acta Biomaterialia. 23: 11–20. doi:10.1016 / j.actbio.2015.04.039. ISSN  1742-7061. PMID  25983314.
  12. ^ a b v d e f g h men Chen, Po-Yu; Lin, Albert Yu-Min; McKittrick, Joanna; Meyers, Mark André (2008-05-01). "Qisqichbaqa ekzoskeletlari tuzilishi va mexanik xususiyatlari". Acta Biomaterialia. 4 (3): 587–596. doi:10.1016 / j.actbio.2007.12.010. ISSN  1742-7061. PMID  18299257.
  13. ^ a b v Raabe, D.; Saks, S .; Romano, P. (sentyabr 2005). "Qisqichbaqasimon ekzoskelet tuzilish va mexanik darajadagi biologik nanokompozit materialning namunasi sifatida". Acta Materialia. 53 (15): 4281–4292. doi:10.1016 / j.actamat.2005.05.027. ISSN  1359-6454.
  14. ^ Xizmat, Purdue yangiliklari. "Yaratilish xususiyati: burilish yoriqlari hayvonlarga superqahramonning qattiqligini beradi". www.purdue.edu. Olingan 2020-04-08.
  15. ^ a b v Weaver, Jeyms C.; Milliron, Garret V.; Miserez, Ali; Evans-Lutterodt, Kennet; Errera, Stiven; Gallana, Ishayo; Mershon, Uilyam J.; Suonson, Bruk; Zavattieri, Pablo; DiMasi, Eleyn; Kisailus, Devid (2012-06-08). "Stomatopod daktil klubi: katta zararga chidamli biologik bolg'a". Ilm-fan. 336 (6086): 1275–1280. doi:10.1126 / science.1218764. ISSN  0036-8075. PMID  22679090. S2CID  8509385.
  16. ^ Quan, Haocheng; Yang, Ven; Lapeyriere, dengiz piyodalari; Schaible, Erik; Ritchi, Robert O.; Meyers, Mark A. (iyun 2020). "Oddiy karpdan zamonaviy elazmoid baliq tarozining tuzilishi va mexanik moslashuvi". Masala. 3 (3): 842–863. doi:10.1016 / j.matt.2020.05.011. ISSN  2590-2385.
  17. ^ a b v d Moini, Mohamadreza; Olek, Jan; Youngblood, Jeffri P.; Mage, Bryan; Zavattieri, Pablo D. (oktyabr 2018). "3D bosib chiqarish: qo'shimchalar ishlab chiqarish va me'moriy tsement asosidagi materiallarning ishlashi (Adv. Mater. 43/2018)". Murakkab materiallar. 30 (43): 1870326. doi:10.1002 / adma.201870326. ISSN  0935-9648.
  18. ^ Yao, Xinbin; Chjen, Guangyuan; Li, Veyang; McDowell, Metyu T.; Seh, Zhiwei; Liu, Nian; Lu, Zhenda; Cui, Yi (2013-07-10). "Qisqichbaqa chig'anoqlari nanostrukturali akkumulyator elektrodlari uchun tabiatdan barqaror shablon sifatida". Nano xatlar. 13 (7): 3385–3390. doi:10.1021 / nl401729r. ISSN  1530-6984. PMID  23758646.