贝壳结构可将玻璃强度提高200倍

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 12:49:49
贝壳结构可将玻璃强度提高200倍

2014年01月30日 10:23 来源:科技日报

玻璃有很多用途,它透明、坚固、抗化学腐蚀、持久耐用,但最大缺点就是脆而易碎。据物理学家组织网1月28日报道,最近,加拿大麦吉尔大学工程师在贝壳的启发下,开发出一种新型结构玻璃,强度超过一般标准玻璃的200倍。相关论文发表在本週的《自然通讯》杂志上。

  研究小组深入研究了一些天然材料,如贝壳、骨头、指甲等,虽然它们都是由脆性的矿物质组成,却有着惊人的韧性和恢复能力,秘密就在于这些矿物质“结合”在一起,形成了一种更大、更坚固的结构单位。

  “结合”的意思是,贝壳里包含了大量微小的裂隙线,也叫介面。研究人员解释説,从表面上看这好像削弱了材料的强度和坚固性,但实际上,这是一种精妙的压力偏导器,能将外部压力有效地转向分化。比如某些贝壳的发光内壳层,也叫珍珠母,强度比组成其本身的矿物质要高3000倍。

  “引入削弱性的‘介面’会让材料变得更坚固,似乎与人们的直觉相悖,但在天然材料中,这却是一种被普遍採用的强大策略。”研究人员説。利用这种天然策略,他们用一种3维镭射在多聚玻璃中刻下一些微小的裂纹,并让微裂纹佈满玻璃内部,结果该玻璃的强度提高了200倍,而且在承受冲击力方面变得更好,受到强力冲击时它会轻微弯曲,而不是立即碎掉。而且这种裂纹玻璃还能被“拉伸”,在被拉断前能伸长约5%,普通玻璃只有0.1%。

  论文合着者、加拿大麦吉尔大学力学工程系的弗朗科西斯巴斯莱特説:“一个用普通玻璃製成的容器掉在地上,很可能会摔得粉碎;但如果用这种倣生玻璃製成容器,掉在地上可能会摔变形而不会完全摔碎。摔几次之后,它可能还能用。”

  贝壳由易碎的矿物质组成,但却坚硬而有韧性。最初在模倣贝壳结构时,研究人员试图造出一种微小的“基本模组”,再通过组装方式来建造一种新材料,就像建造一面微结构墙。“后来我们反其道而行之,从一大块没有微结构的材料开始,然后在其内部刻出介面。”巴斯莱特説。

  在玻璃中引入网状的微小裂痕,会让它变得更坚固,新方法以一种“非常经济”的方式克服了玻璃易碎的缺点。“只需一束镭射脉冲,精确地聚焦到事先确定的位置。我们的3维镭射凋刻技术还能很容易地升级,用在不同形状的更大、更厚的材料上。”巴斯莱特説。


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http://big5.chinanews.com:89/gat ... 02-11/5821541.shtml
加拿大研究称微裂纹技术可200倍提高玻璃强度
2014年02月11日 09:58 来源:环球网

据俄罗斯“纽带”新闻网2月7日消息,加拿大科学家在《自然》科学期刊发表论文,提出可採用微裂纹系统使玻璃强度提高约200倍。

  为验证这一猜想,科学家首先使用镭射系统在普通玻璃上打出直径为几微米的孔,然后用聚氨酯将其填充。科学家称,普通玻璃上的裂纹会导致玻璃破碎,然而这种裂纹会产生微裂纹导向作用,从而增强玻璃强度,最高可增强约200倍。

研究人员还指出,这种定向破坏使得裂缝边缘彼此紧靠,却不会进一步打破玻璃。科学家解释称,这种合成方式类似于动物牙齿和贝壳的构成。此外,虽然目前玻璃上的微裂纹可以明显看到,但裂纹的尺寸可以减小。

  2013年2月,耶鲁大学的物理学家也曾创立不可打碎的软玻璃塑性理论,并解释称,该材料的机械性能是由其冷却速率决定的。


http://www.wearn.com/bbs/topic.a ... amp;topic_id=238602贝壳结构可将玻璃强度提高200倍

2014年01月30日 10:23 来源:科技日报

玻璃有很多用途,它透明、坚固、抗化学腐蚀、持久耐用,但最大缺点就是脆而易碎。据物理学家组织网1月28日报道,最近,加拿大麦吉尔大学工程师在贝壳的启发下,开发出一种新型结构玻璃,强度超过一般标准玻璃的200倍。相关论文发表在本週的《自然通讯》杂志上。

  研究小组深入研究了一些天然材料,如贝壳、骨头、指甲等,虽然它们都是由脆性的矿物质组成,却有着惊人的韧性和恢复能力,秘密就在于这些矿物质“结合”在一起,形成了一种更大、更坚固的结构单位。

  “结合”的意思是,贝壳里包含了大量微小的裂隙线,也叫介面。研究人员解释説,从表面上看这好像削弱了材料的强度和坚固性,但实际上,这是一种精妙的压力偏导器,能将外部压力有效地转向分化。比如某些贝壳的发光内壳层,也叫珍珠母,强度比组成其本身的矿物质要高3000倍。

  “引入削弱性的‘介面’会让材料变得更坚固,似乎与人们的直觉相悖,但在天然材料中,这却是一种被普遍採用的强大策略。”研究人员説。利用这种天然策略,他们用一种3维镭射在多聚玻璃中刻下一些微小的裂纹,并让微裂纹佈满玻璃内部,结果该玻璃的强度提高了200倍,而且在承受冲击力方面变得更好,受到强力冲击时它会轻微弯曲,而不是立即碎掉。而且这种裂纹玻璃还能被“拉伸”,在被拉断前能伸长约5%,普通玻璃只有0.1%。

  论文合着者、加拿大麦吉尔大学力学工程系的弗朗科西斯巴斯莱特説:“一个用普通玻璃製成的容器掉在地上,很可能会摔得粉碎;但如果用这种倣生玻璃製成容器,掉在地上可能会摔变形而不会完全摔碎。摔几次之后,它可能还能用。”

  贝壳由易碎的矿物质组成,但却坚硬而有韧性。最初在模倣贝壳结构时,研究人员试图造出一种微小的“基本模组”,再通过组装方式来建造一种新材料,就像建造一面微结构墙。“后来我们反其道而行之,从一大块没有微结构的材料开始,然后在其内部刻出介面。”巴斯莱特説。

  在玻璃中引入网状的微小裂痕,会让它变得更坚固,新方法以一种“非常经济”的方式克服了玻璃易碎的缺点。“只需一束镭射脉冲,精确地聚焦到事先确定的位置。我们的3维镭射凋刻技术还能很容易地升级,用在不同形状的更大、更厚的材料上。”巴斯莱特説。


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http://big5.chinanews.com:89/gat ... 02-11/5821541.shtml
加拿大研究称微裂纹技术可200倍提高玻璃强度
2014年02月11日 09:58 来源:环球网

据俄罗斯“纽带”新闻网2月7日消息,加拿大科学家在《自然》科学期刊发表论文,提出可採用微裂纹系统使玻璃强度提高约200倍。

  为验证这一猜想,科学家首先使用镭射系统在普通玻璃上打出直径为几微米的孔,然后用聚氨酯将其填充。科学家称,普通玻璃上的裂纹会导致玻璃破碎,然而这种裂纹会产生微裂纹导向作用,从而增强玻璃强度,最高可增强约200倍。

研究人员还指出,这种定向破坏使得裂缝边缘彼此紧靠,却不会进一步打破玻璃。科学家解释称,这种合成方式类似于动物牙齿和贝壳的构成。此外,虽然目前玻璃上的微裂纹可以明显看到,但裂纹的尺寸可以减小。

  2013年2月,耶鲁大学的物理学家也曾创立不可打碎的软玻璃塑性理论,并解释称,该材料的机械性能是由其冷却速率决定的。


http://www.wearn.com/bbs/topic.a ... amp;topic_id=238602
这意思是让玻璃布满微小的孔会增强玻璃的韧性?
偶所知贝壳、骨头等的强韧机理好像和楼主所述的不一样。
擦,贝壳的组成物质貌似本身就比玻璃强度大多了吧!