使用仿生科学家创造了最艰难的陶瓷

仿生学——受自然启发的技术创新——是科学领域最热门的想法之一，但尚未产生许多实际进展。欧洲杯线上买球是时候改变了。美国能源部的科学家们劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）模仿珍珠母的结构，创造可能是有史以来最艰难的陶瓷。通过控制氧化铝（氧化铝）水中的悬浮液，并加入众所周知的聚合物，聚甲基甲基丙烯酸酯（PMMA），研究人员组成的陶瓷比其成分组分更加难以达到300倍。

该团队由Robert Ritchie领导，该罗伯特·罗迪尼（Robert Ritchie）在伯克利加州大学的伯克利实验室材料科学司和材料科学与工程系中担任联合任用。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球“我们具有仿真性的增韧机制，使冰塑氧化铝杂交体具有与铝合金的特定强度和韧性相当的冰晶化氧化铝杂交体，”Ritchie说。“我们认为这些模型材料可用于识别应引导未来合成生欧洲杯足球竞彩物启发，但非生物，轻质结构材料的关键微观结构特征，具有独特的强度和韧性。”该研究的结果报告于2008年12月5日在题为“艰难，生物启发的混合材料”的文件中，报告了本科。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球与Ritchie共同创作论文是Etienne Munch，Max Launey，Daan Hein Alsem，Eduardo Saiz和Antoni Tomsia。

在鲍鱼、贻贝和其他一些软体动物的壳的内层，是珍珠母，以其闪光的美丽和惊人的坚韧而闻名。珍珠层的95%是文石，这是一种坚硬但易碎的碳酸钙矿物，其余部分由柔软的有机分子组成。然而珍珠层的抗断裂能力是文石的3000倍(按能量计算)。没有人造合成的复合材料比它的组成材料有如此大的优势。欧洲杯足球竞彩问题是珍珠层非凡的强度来自于一种从纳米到微米不等的结构结构。人类工程学无法复制这些长度尺度的差异。然而，两年前，伯克利实验室的研究人员Tomsia和Saiz发现了一种方法，通过一种包括冻结海水的处理技术来提高骨骼替代品的强度。这个过程产生了一种比人造骨坚固四倍的陶瓷。当海水结冰时，冰晶形成薄层脚手架。这些层是纯冰，因为在它们形成的过程中，盐和微生物等杂质被排出并困在两层之间的空间中。 The resulting architecture roughly resembles that of nacre. "Since seawater can freeze like a layered material, we allowed nature to guide the process by which we were able to freeze-cast ceramics that mimicked nacre," said Tomsia when this research was reported. In this latest research, Ritchie, working with Tomsia and Saiz, refined the freeze-casting technique and applied it to alumina/PMMA hybrid materials to create large porous ceramic scaffolds that much more closely mirrored the complex hierarchical microstructure of nacre. To do this, they first employed directional freezing to promote the formation of thin layers (lamellae) of ice that served as templates for the creation of the layered alumina scaffolds. After the ice was removed, spaces between the alumina lamellae were filled with polymer.

“物质韧性的关键是消散应变能量的能力，”Ritchie说。“用聚合物渗透氧化铝层之间的空间允许硬氧化铝层在施加载荷时彼此滑动（按少量），从而耗散应变能量。聚合物作为润滑剂，如汽车发动机中的油一样。“除了制作层状支架外，该团队还能够制造丁香的“砂浆”结构，具有非常高的氧化铝含量。他们通过在垂直方向上压扁的支架于层然后烧结所得的氧化铝“砖”，以促进砖致密化和单个砖之间的陶瓷桥的形成这样做。Saiz说：“使用这种技术，我们制造了复杂的等级架构，我们可以改进薄片厚度，控制其宏观取向，操纵薄层互联界面的化学和粗糙度，并产生给定的无机桥梁密度一系列尺寸鳞片。“对于未来甚至更加艰难的陶欧洲杯足球竞彩瓷材料，Ritchie表示，他和他的同事需要提高陶瓷对它们复合材料中的聚合物的比例。氧化铝/ PMMA杂种仅为85％的氧化铝。他们希望进一步提高陶瓷内容并缩短层。他们还希望用更好的聚合物更换PMMA，最终用金属制成完全取代聚合物含量。 Says Ritchie, "The polymer is only capable of allowing things to slide past one another, not bear any load. Infiltrating the ceramic layers with metals would give us a lubricant that can also bear some of the load. This would improve strength as well as toughness of the composite." Such future composite materials would be lightweight and strong as well as tough, he says, and could find important applications in energy and transportation.