En la naturaleza, la madera, las conchas y otros materiales estructurales son livianos, fuertes y resistentes. Significativamente, estos materiales se fabrican a la temperatura ambiente en el entorno local, no a las altas temperaturas a las que se encuentran los materiales estructurales hechos por el hombregeneralmente procesados. Materiales similares son difíciles de hacer sintéticamente. En un artículo de revisión en Materiales de la naturaleza , un equipo de científicos evaluó los motivos de diseño comunes de una gama de materiales estructurales naturales y determinó lo que se necesitaría para diseñar y fabricar estructuras que imiten la naturaleza. Consideraron los desafíos restantes para incluir la necesidad de una caracterización integral de la resistencia y la tenacidadpara identificar mecanismos subyacentes multiescala
Esta evaluación integral proporciona una nueva inspiración y comprensión de los principios de diseño que pueden conducir a enfoques sintéticos más eficientes para materiales estructurales avanzados y livianos para transporte, edificios, baterías y conversión de energía.
En el mundo natural, muchos de los materiales estructurales madera, conchas, huesos, etc. son materiales híbridos formados por componentes simples que se ensamblan a temperatura ambiente y a menudo tienen propiedades notables. Aunque los materiales constituyentes generalmente tienen pobrespropiedades intrínsecas, las propiedades extrínsecas superiores de los materiales híbridos son el resultado de la disposición de fases duras y blandas en arquitecturas jerárquicas complejas, con dimensiones que abarcan desde la nanoescala hasta la macroescala. Los materiales resultantes son livianos y generalmente muestran combinaciones interesantes de resistencia y resistencia.tenacidad, a pesar de que estas dos propiedades estructurales clave tienden a ser mutuamente excluyentes. Es relativamente fácil hacer materiales que sean fuertes o duros, pero difícil hacer materiales que sean ambos.
Los científicos revisan los motivos de diseño comunes de una gama de materiales estructurales naturales y las lecciones aprendidas al comprender cómo los componentes de la estructura trabajan juntos para producir materiales con propiedades superiores. Los autores identificaron dos desafíos fundamentales en el campo de los materiales bioinspirados: 1 enfoques para aprovechar los motivos de diseño de la naturaleza en una gama más amplia de combinaciones de materiales y 2 métodos prácticos para hacer materiales a granel fuertes y resistentes.
Las futuras técnicas inspiradas en la naturaleza incluyen fabricación aditiva avanzada por ejemplo, impresión 3D y fundición.
Este trabajo fue apoyado por el DOE, la Oficina de Ciencias, la Oficina de Ciencias Básicas de Energía LBNL; la Fundación Nacional de Ciencias Universidad de Dartmouth y la Comisión Europea Imperial College.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Departamento de Energía, Oficina de Ciencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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