大自然创造了先进结构取代传统材料的复杂性和机械性能。欧洲杯足球竞彩灵感来自竹子,一个团队现在已经证明了一种3 d打印方法增韧聚乳酸,发表在《华尔街日报》聚合物测试。
竹杆的横截面的显微镜照片。研究:解放军通过bamboo-inspired 3 d印刷结构设计增韧。图片来源:ChWeiss / Shutterstock.com
为什么自然是更好的架构师的功能材料和复杂的结构欧洲杯足球竞彩
大自然创造了更为复杂的结构比传统人工的。虽然已经取得了很大进展在先进材料研究中,事实上,自然是上师。欧洲杯足球竞彩进化了有机系统明显优势的科学家试图复制它们。
结构如木材、背、鹿角、喙,骨骼,和竹子有优越的机械性能,因为他们的复杂的内部结构。蜂窝组件,以及坚实的支持系统,在漫长的进化来适应他们的专用的目的。六角和多面体细胞有特定的和独特的结构,赋予高浓度的刚度和强度。
机械负荷等外界刺激也影响结构构件的布置在自适应增长和生物体的寿命期间进行重构。沉积和去除的材料都在装修,而在自适应增长有机物质沉积在一个特定的方式。
实验测试方案(左)和一个图像的实时的三点弯曲试验un-notched 3 d印刷样品(右)——分层中可以看到红色圆圈。图片来源:Svatik J et al,聚合物测试
竹子已成为创造优越的人造泡沫研究的重点。竹植物中的功能泡沫表现出孔隙度梯度在属性提供了一个层次。生物聚合物形成的细胞壁是由纳米颗粒强化。欧洲杯猜球平台局部力学性能依赖于纳米结构安排。天然材料的整体力学性能似乎是由空间分布,细胞形状和大小。
因此,竹子是一个有吸引力的目标调查自然结构如何通知人工泡沫的设计优良的机械和物理性能。可以受益于这个过程的一个材料是聚乳酸(PLA),一个有趣的材料显示3 d印刷先进材料的研究潜力。欧洲杯足球竞彩
聚乳酸:概述
聚乳酸是一种生物可降解聚合物近年来受到关注由于其独特的性能和卓越的能力加工成3 d打印墨水。然而,它有一个主要的缺点:它变得脆弱的几小时后在室温下。先进的应用程序需要可靠的材料和结构上的声音,这不利的财产必须解决材料科学家。欧洲杯足球竞彩
孔隙度趋势(一)和平均单个孔隙面积(b)在梯度标本对放置在标本高度(眼睛)的线只是指导;c。设计细节的梯度标本调查x z平面上;d。样品形貌图像梯度的3 d印刷样品(比例尺是2毫米)。图片来源:Svatik J et al,聚合物测试
最近,作文修改的几项研究减少脆性,提高材料的属性。这进一步提出问题,因为使用这种方法会让其他属性更糟,使生产过程更可持续。因此需要一个更好的解决办法来制造这商业上重要的3 d打印的聚合物。
提高解放军的属性与一个自然的过程
从竹子,灵感来自领导的研究小组的研究Juraj Svatik展示了一种新的方法来提高聚乳酸的力学和物理性能。这个过程被称为熔融沉积建模。
聚乳酸多孔结构类似于竹3 d印刷使用的内部结构这一过程。聚乳酸被产生的孔隙梯度钢化纯粹。这个控制能量耗散在整个三维结构。延性等性能有所改善,特别是在取得样品。
通过加强聚乳酸的物理和机械性能,其广泛使用先进的应用程序的可能性增加,和工作奠定了基础为未来的钢化3 d印刷结构设计。梯度多孔材料能够被用于许多创新3欧洲杯足球竞彩 d印刷产品结构组成。
其他目前仿生方法先进结构材料的研究欧洲杯足球竞彩
Bio-mimicking先进材料研究的影响力越来越大。欧洲杯足球竞彩在研究论文中描述的技术之外,许多不同的过程受自然层次结构正在探索。已经有研究人工森林,同时强调面向通道的形成和强劲的墙壁,已经被证明很难创建墙的强度类似于自然的木质结构。
解放军样品的应力-应变曲线与不同孔隙度和3 d印刷设计在三点弯曲变形(上)。比较失败的模式标本三点弯曲测试后的扫描电镜图像细节quasi-ductile局部失效(底部)——红色箭头指示的方向作用力(F),完整的黄线表示完整的层,虚线表示层逐渐失败。图片来源:Svatik J et al,聚合物测试
三明治结构的例子非常强烈的仿生材料。欧洲杯足球竞彩负载是由两层板,内部蜂窝结构转移剪切应力,受人类头骨(板块)和蜜蜂(蜂窝结构。)这种结构已被证明有卓越的应力吸收能力和低密度。这使得这些结构适合应用压力抑制是必需的,如房地产在电动汽车电池。
未来
灵感来自自然是帮助通知关键领域的先进材料研究的方向。欧洲杯足球竞彩Svatik等人的研究团队开发bamboo-inspired 3 d打印聚乳酸以精良的机械和物理性质将有助于设计可持续发展的结构材料多个先进的应用程序。欧洲杯足球竞彩
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Svatik J et al。(2021)解放军通过bamboo-inspired 3 d印刷结构设计增韧(在线)聚合物测试104 10740 | 欧洲杯线上买球sciencedirect.com。可以在:https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/pii/S0142941821003494
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