3D-Painetut Kala-Asteikot Voivat Parantaa Sotilaallista Panssaria

{h1}

Mit: n tutkijat ovat käyttäneet 3d-tulostimia tutkittaessa kala-asteikkojen rakennetta ja käyttäneet niitä inspiraationa erittäin joustavan ja kestävän panssarin kehittämiseen sotilaallisiin tarkoituksiin sekä muita mahdollisia palontorjunta- ja urheilusovelluksia.

CAMBRIDGE, Mass. - Ihmiskehon panssari on tullut pitkälle, kun keskiajan teräspinnoitettu puvut, mutta suojaavat eläinsuunnat - kuten muutamat kuoret ja vaa'at - ovat edelleen parhaiten kehittyneitä keinotekoisia välineitä liikkuvuuden ja jäykkyys.

MIT: n tutkijat käyttävät nyt 3D-painatusta ihmisten nopeuttamiseksi eläimensä kanssa tutkimalla joitain eläimistä suojaavista eläimistä suojaavia muotoja, erityisesti kala-asteikkoja, suunnittelemaan joustavaa, mukavaa ja kestävää materiaalia luonnossa.

"Haluamme ymmärtää, miten asteikot toimivat vuorovaikutuksina liikkuvuuden välille, mutta sitten myös siitä, miten asteikot maailmanlaajuisesti tarjoavat rakenteelle, jäykkyydelle ja joustavuudelle", MIT: n jatko-opiskelija Swati Varshney kertoi WordsSideKick.com älykkäiden vaatteiden symposiumin aikana täällä Harvardin yliopistossa 15. marraskuuta. [Biomimicry: 7 Cool Animal-Inspired Technologies]

Tällainen bio-innoitettu panssari - jota kutsutaan myös biomimeettiseksi panssariksi, koska se muistuttaa luontoa - on ollut vuosien ajan, jopa Rooman valtakunnasta lähtien, kun sotilaat käyttivät kalaa tai sammakkoeläinten ihoa muistuttavaa karkeaa metallivaatetta. Viimeisimmät 3D-tulostuksen edistysaskeleet antavat nyt tutkijoille mahdollisuuden jäljitellä tarkemmin ja tehokkaammin näitä luonnollisia rakenteita luomalla suurempia elämämallimalleja ja suorittamalla nuorekkaita mekaanisia testejä, jotka tunnistavat erityiset sisäiset rakenteet, jotka tekevät niistä niin suojaavia.

Dragon kala asteikot

MIT-materiaalitieteilijä Christine Ortiz ja hänen tiiminsä ovat keskittyneet meneillään oleviin analyyseihinsa Senegalin bichirissa (Polypterus senegalus) - kovaa skaalata, karkeasti 14 tuuman (36 cm) kalaa, joka tunnetaan myös lohikäärölajeena sen kapealle rungolle ja teräviä selkäreunoja varten.

Joutsenlaskenta-asteikko, joka on tehty melkein kokonaan luonnonkeraamisista, ryhmää erottaa ensin näytteet elävästä kaloista, Ortiz selitti symposiumin luennossa. Vaaka on niin kova, että joukkueen on käytettävä voiman sahaa poistaa ne, mutta kala ei ole vahingoittunut ja kasvaa takaisin uudet vaa'at useiden viikkojen kuluessa, Ortiz sanoi.

Polypterus senegalus-asteikkojen 3D-painetut prototyypit.

Polypterus senegalus-asteikkojen 3D-painetut prototyypit.

Luottamus: Steffen Reichert

Tiimi tutkii asteikot mikroskooppisen kuvantamisen ja 3D-skannauksen avulla ja lopulta luo 3D-painettuja malleja, jotka ovat räjähtämättömiä yli 10-kertaiseksi luonnollisen mittakaavan kokoa varten. Niiden avulla voidaan suorittaa mekaanisia testejä, jotka muutoin olisivat erittäin vaikeita suorittaa todellisissa ja paljon pienemmät, asteikot. [Infographic: Miten 3D-tulostimet toimivat]

Heidän kuvantamistutkimuksissaan joukkue on havainnut, että lohikäärmeiden kala-asteikoilla on sileät harjut ja vastaavat sisennykset, jotka mahdollistavat naapurimaiden skaalat sopivasti yhteen palapelien palasiksi. Vaakojen täsmällinen järjestely vaihtelee eri puolilla kehoa riippuen eri alueille vaadittavasta liikkeen alueesta, Ortiz sanoi. Tällaiset vaihtelut voivat auttaa ilmoittamaan, miten panssaria voidaan räätälöidä ihmiskeholle suojelemaan suuresti liikkuvia alueita, kuten kyynärpäitä, tai alhaisemman liikkuvuuden, kuten kyynärvarren, tavoin.

Keraamisen mittakaavan fysikaalinen koostumus edistää myös sen kestävyyttä, ja tiimi totesi: Keramiikka kestää halkeamia siten, että energia hajoaa sisäänpäin sen sijaan, että se säteilee ulospäin, kun muut hauraat materiaalit tekevät.

"Mikä luonto monessa tapauksessa estää säteittäisen krakkauksen keramiikassa, ja sen sijaan se pohjimmiltaan halkeilee ympyrässä juuri vaikutuksen ympärillä", Ortiz sanoi luennon aikana. "Sen sijaan, että halkeilisi ulospäin, se todella siirtyy sisäänpäin ja jakaa energiaa pysäyttämään penetraation uhraamatta koko järjestelmän rakenteellista eheyttä."

Sotilaalliset ja muut sovellukset

Tiimi käyttää tuloksiaan testatakseen erilaisten materiaalien ja mallien yhdistelmän raja-arvoja ja mahdollisesti laajoja sovelluksia. Työtä rahoittaa osittain yhdysvaltalainen armeija, joten he odottavat, että heidän tuloksillaan on joitain sotilaallisia sovelluksia, mutta toivovat myös laajentuvan myös muihin ihmisen suojeluun. Esimerkiksi lämpöä kestävistä materiaaleista, kuten keraamisesta teräksestä valmistettu panssari, voisi tarjota lämpösuojaa palomiehiä varten, tai kevyempi materiaali voidaan konfiguroida luomaan jalkapalloilijoille joustavia kaula-suojia, Varshney sanoi.

"Tavoitteemme on mahdollistaa käyttäjien liikkuvuus", Varshney sanoi. "Kun olemme ratkaisseet tämän, voimme alkaa puhua kestävyydestä, ja eri järjestelmien kestävyys ajetaan materiaaleilla, joita käytät niissä."

Lohikääröopintojen lisäksi tiimi analysoi muiden panssaroitujen kalojen rakenteita, mukaan lukien kolmiosainen ristipistomalli ja panssaroidut monni, vertaamalla erilaisia ​​luonnollisia järjestelmiä ja lopulta valitsemaan ja valitsemaan parhaiten sopivia ihmisten suojelua.

Seuraa Laura Poppickia Viserrys. Seuraa WordsSideKick.comia Viserrys, Facebook ja Google+. Alkuperäinen artikkeli aiheesta WordsSideKick.com.


Video Täydentää: .




FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com