Большая часть материалов, каковые действенно поглощают вибрацию, мягкое, так, они не делают хорошие структурные компоненты, такие как лучи, шасси либо материнские платы. Для воодушевления о том, как сделать жёсткие материалы, каковые переживают повторные шоки, исследователи обратились к природе.«Неестественная эмаль лучше, чем жёсткие коммерческие и экспериментальные материалы, каковые нацелены на то же самое демпфирование вибрации», сообщил Николас Котов, доктор наук Джозефа Б. и Флоренс В. Седжки Химического машиностроения. «Это легче, более действенно и, быть может, менее дорого».Он и его команда срочно не обосновались на эмали.
Они изучили большое количество структур у животных, каковые должны были противостоять колебаниям и шокам: кости, раковины, зубы и щитки. Эти живущие структуры изменились от разновидностей до разновидностей и по эрам.Зубная эмаль поведала другую историю. Под электронным микроскопом это поделило подобную структуру, случилось ли это от Тираннозавра, моржа, морского ежа либо самого Котова (он внес собственный зуб мудрости в упрочнение).
«Мне это наоборот того, что происходит с любой тканью в ходе эволюции», сообщил он. «Их структуры разносторонне развились очень, но не структура эмали».Эволюция совершила нападки на дизайне, что трудился на в значительной мере всех с зубами. И в отличие от кости, которая возможно восстановлена, эмаль должна была продлиться целую жизнь зуба – годы, десятилетия либо продолжительнее все еще.
Это должно противостоять повторенным общим колебаниям и усилиям без взламывания.Эмаль сделана из колонок керамических кристаллов, пропитанных с матрицей белков, установите в жёсткое защитное покрытие. Данный слой время от времени повторяется, делается более толстый в зубах, каковые должны быть более твёрдыми.Обстоятельство, из-за чего эта структура действенная при абсорбирующих колебаниях, Котов растолковал, пребывает в том, что твёрдые наноразмерные колонки, сгибающиеся под напряжением сверху, создают громадное трение с более мягким полимером, окружающим их в эмали.
Громадная область контакта между компонентами и керамическими компонентами белка предстоящие повышения разложение энергии, которая имела возможность бы в противном случае повредить его.Бонгджун Еом, постдокторский исследователь в лаборатории Котова, воссоздал структуру эмали, вырастив цинковые нанопроводы окиси на чипе. Тогда он выложил слоями два полимера по нанопроводам, прядя чип, дабы распространить жидкость и пекущий его, дабы вылечить пластмассу между пальто.Потребовалось 40 слоев, дабы создать единственный микрометр, либо тысячный из миллиметра, аналогичной эмали структуры.
После этого они установили второй слой цинковых нанопроводов окиси и заполнили его с 40 слоями полимера, повторив целый процесс до 20 раз.Кроме того молекулярные либо наноразмерные промежутки между керамикой и полимером уменьшили бы силу материала и интенсивность трения, но кропотливое иерархическое представление обеспечивало, что поверхности превосходно соединялись.«Прекрасные механические особенности биологических материалов происходят от громадной молекулярной и наноразмерной адаптации мягких структур к жёстким и напротив», сообщил Котов.Несколько Котова показала, что их синтетическая зубная эмаль приблизилась к свойству настоящей зубной эмали обезопасисть себя от повреждения из-за колебаний.
Компьютерное моделирование синтетической эмали, выполненной исследователями в Мичиганском Институте и технологическом университете Прикладного изучения Иллинойса, подтвердило, что структура распространила силы от колебаний до сотрудничества между колонками и полимером.От начала проекта как вызов со стороны Управления перспективного планирования оборонных научно-исследовательских работ Котов трудился с поддерживающими тяжеловесами материалов Эллен Аррудой, учителем U-M машиностроения, и Энтони Уоасом, Феликсом Павловски Университетский Почетный доктор наук.
Котов сохраняет надежду видеть синтетическую эмаль, развернутую в самолетах и второй окружающей среде, в которой колебания неизбежны, защищая структуры и электронику. Неприятность, он сообщил, будет автоматизировать производство материала.Работа названа «Неживая зубная эмаль» и будет размещена в издании Nature. Котов – кроме этого биоинженерия учителя, разработка и материаловедение, и разработка и макромолекулярная наука.
Arruda – кроме этого учитель макромолекулярной разработки и науки. Waas – кроме этого почетный доктор наук космической машиностроения и разработки.
Yeom – сейчас доцент химического машиностроения в Университете Myongji в Южной Корее.