Skapade materialet som inte går att skära igenom

2020-07-27 13:50  
Små plattor av kalciumkarbonat och ett sammanbindande protein ger havsöron-snäckan ett ovanligt starkt skal. Foto: Press

Ett forskarteam imiterade egenskaperna hos snäckor och grapefruktskal. Resultatet är ett material som man inte kan ta sig igenom med varken borrmaskin eller skärverktyg.

Havsöron har ett starkt skal som ogärna splittras. Det utgörs av små plattor av kalciumkarbonat som hålls samman av ett protein. När plattorna utsätts för våld så glider bredvid varandra, och det är istället proteinet som deformeras och absorberar en del av kraften.

Imiterar snäckans stryktålighet

En forskargrupp under ledning av Durham University i Storbritannien och Fraunhofer IWU i Tyskland har skapat ett material som imiterar snäckans stryktålighet, detta tillsammans med egenskaper från grapefruktens skal. De organiska ämnena har dock ersatts av keramiska plattor i aluminiumoxid inneslutna i metallskum. Resultatet är ett material som är omöjligt att skära igenom.

– Vi var fascinerade över hur cellstrukturen hos grapefrukten och plattornas struktur i molluskens skal kan hindra skador från att uppstå i frukten eller inne i djuret – detta trots att de är uppbyggda av relativt svaga organiska byggstenar.  De här naturliga strukturerna gav oss den fungerande principen bakom vårt metall-keramiska material, som utgår från den dynamiska samverkan mellan det applicerade trycket i kontrast mot passivt motstånd, säger Stefan Szyniszewski, professor vid Durham University till Engineering & Technology.

"Som att skära i gelé med klumpar"

När man använder elektriska skärverktyg eller borrmaskiner alstrar det nya materialets struktur en motrörelse i mycket hög hastighet. Den här vibrationen vänder kraften tillbaka mot exempelvis slipskivan eller borret, som tämligen omedelbart slits ned. Professor Szyniszewski liknar det vid att skära igenom en gelé fylld med klumpar, där vibrationen i den dallrande jellon får klumparna att hamra sönder verktyget.

Dammet från de keramiska plattor som man lyckas förstöra bildar i sin tur ett allt hårdare material i snittet eller borrhålet i takt med allt snabbare rotationer från verktyget. Det patentsökta materialet, som man har döpt till Proteus, kunde också motstå en vattenskärmaskin eftersom plattornas välvda yta skingrade vattenstrålen. Arbetet är publicerat i Scientific Reports.

John Edgren

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt

Läs mer