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Proteus: Das erste nicht schneidbare Material

WISSENSCHAFTENChemieProteus: Das erste nicht schneidbare Material

Der freie Fall der Grapefruit aus 10 m schädigt das Fruchtfleisch nicht, das Im Amazonas lebende Arapaimas-Fische widerstehen dem Angriff der dreieckigen Zahnreihen der Piranhas, Die Schalen der Abalone-Meerestiere sind hart und bruchfest, ……….

In den oben genannten Fällen verwendet die Natur hierarchische Strukturen, um Schutz vor extremen Belastungen zu bieten.  

Inspiriert von diesen Beispielen von Lebewesen, die hierarchische Strukturen zum Schutz verwenden, haben Wissenschaftler ein neues „architektonisches Material“ namens . entwickelt Proteus (nach dem formverändernden mythischen Gott), der ähnliche Eigenschaften hat.

Proteus, der neue Leichtbauwerkstoff (nur 15 % der Stahldichte) ist sowohl hochverformbar als auch ultraresistent gegen dynamische Punktlasten und somit nicht schneidbar mit einem Winkelschleifer und einer Bohrmaschine.  

Es handelt sich um Metallschaum aus Aluminiumoxid-Keramikkugeln, die von einem zelligen Aluminium umgeben sind. Diese neue metallisch-keramische, hierarchische Struktur ist anfällig für innere Schwingungen unter lokalen Belastungen. Diese Schwingungen sollen auftreten, wenn ein rotierendes Schneidwerkzeug auf seiner Bahn auf eine Keramikkugel trifft. Der Kontakt mit dem Keramiksegment erzeugt eine lokale Belastung am Rand einer rotierenden Scheibe, die zu hochfrequenten Schwingungen außerhalb der Ebene führt. 

Beim Schneiden mit einem Winkelschleifer oder Bohrer stumpft die formschlüssige Schwingungsverbindung, die durch die Keramikkugeln im Inneren des Gehäuses erzeugt wird, die Trennscheibe oder den Bohrer ab. Außerdem zerfällt die Keramik in feine Partikel, die die Zellstruktur des Materials ausfüllen und mit zunehmender Geschwindigkeit des Schneidwerkzeugs aushärten.

Proteus scheint industrielle Anwendungen bei der Herstellung von Fahrradschlössern, leichten Rüstungen und Schutzausrüstungen für Profis zu haben, die mit Schneidwerkzeugen arbeiten.

***

Quelle:  

Szyniszewski, S., Vogel, R., Bittner, F. et al. Nicht schneidbares Material, erzeugt durch lokale Resonanz- und Dehnungsrateneffekte. Veröffentlicht: 20. Juli 2020. Wissenschaftliche Berichte 10, 11539 (2020). DOI:  https://doi.org/10.1038/s41598-020-65976-0  

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