09:16 | 09/01/2018

Cấu trúc phức tạp nhất của tự nhiên đã được giải mã

(Xây dựng) – Các kỹ sư phát triển đã giúp thiết kế lớp vỏ composit phức tạp mô phỏng cấu trúc trong tự nhiên. Phương pháp của các kỹ sư đại học Rice đã giải quyết các tương tác giữa vật liệu và cấu trúc giúp tối đa hóa độ bền, độ dẻo dai và độ cứng và sự nứt gãy.


Mô hình minh họa vật liệu cứng trong tự nhiên.

Theo nghiên cứu từ hơn 400 mô phỏng máy tính về các vật liệu composit có cấu trúc như ngọc trai, nhà khoa học vật liệu Rouzbeh Shahsavari thuộc đại học Rice và học giả Shafee Farzanian đã phát triển một bản đồ thiết kế để tổng hợp các vật liệu composite phức tạp cho các ứng dụng ở bất kỳ quy mô nào.

Mô hình kết hợp cấu trúc hình học và tính chất của các thành phần khác nhau giúp tính toán độ bền, độ dẻo dai, độ cứng và nứt gãy của composite. Thay đổi các thông số về cấu trúc, kiểu dáng sẽ điều chỉnh toàn bộ mô hình.

Composite tự nhiên rất phổ biến như xà cừ, men răng, tre nứa, vỏ tôm càng xanh, tất cả đều được sắp xếp theo cấu trúc nano, kết nối bằng vật liệu mềm và xếp chồng lên nhau bằng gạch, vữa và bouligand.

Cấu trúc này có độ cứng đủ mạnh và đủ linh hoạt để phân bổ sức căng trong vật liệu. Khi bị gãy, vật liệu này có thể giới hạn được thiệt hại. Bởi, các vết nứt có thể được kiểm soát hoặc đi chệch hướng giữa các lớp. Thay vì đi thẳng qua các lớp vật liệu tới bề mặt, vết nứt sẽ thành hình zigzag và tạo thành một mô hình phức tạp khác.

Thu Giang (theo Science Daily)

Các bài đã đăng: