動物の外骨格の新しい発見は、建設資材の設計の進歩につながります-ScienceDaily

に掲載された論文で ネイチャーコミュニケーションズ、モナッシュ大学土木工学科のWenhui Duan教授は、新しいパターンは、8つの既知の一般的な生物学的構造設計パターンに加えて、複合材料やセメントなどの一般的に使用される建築材料に高強度のモチーフを追加でき、役立つ可能性があると述べています炭素排出量を削減します。

セメント産業は二酸化炭素の最大の生産者の1つであり、このガスの世界的な人為的排出量の最大8％を生み出しています。 この発見は、材料の損傷許容性を改善することにより、セメントの使用を減らすのに役立ちます。

研究チームは、世界で最も消費されている建設資材の1つであるセメント材料にデザインモチーフを複製しました。 彼らは、ナノテクノロジーと人工知能を組み合わせた3D印刷技術を採用して、このセグメント設計モチーフを採用した軽量セメント複合材料を製造し、優れた耐荷重能力と独自の進行性破壊パターンを示しました。

「このデザインモチーフを、高強度で損傷許容性のある軽量セメント材料の製造に適用する方法を示しました。さらに、このデザインモチーフは、セラミック、ガラス、高分子、金属材料などのさまざまな材料に適用して、高度な材料設計、エネルギーを実現できます。クイーンズランド大学とマンチェスター大学のチームと協力して、ストレージ/変換とアーキテクチャ構造を構築しました」とDuan教授は述べています。

生物学で最も一般的な構造パターンの1つであるらせん構造が1972年に発見されて以来、構造化/構造化材料の製造を支援するために、世界中の700万種以上の生物からデザインモチーフを抽出する動きがありました。

ほぼ50年の研究の結果、ほとんどの種の種で顕著な繰り返しが確認されましたが、これまでに8つのカテゴリーのデザインモチーフのみが抽出され、材料デザインに採用されました。

新しいデザイン構造は、節足動物の外骨格、哺乳類の脚、両生類、爬虫類など、さまざまな種で確認されています。 これらのデザインモチーフは、現代の材料設計の貴重なインスピレーションの源であり、構造材料の製造を支援します。

「現在のデザインモチーフと比較して、セグメントデザインモチーフはセグメント回転によってエネルギーを放散します。発見されたデザインモチーフの美しさは、材料が独特の周期的な進行性故障挙動を示すことができることです。つまり、特定の領域内に損傷を封じ込めることができます。構造の残りの部分は、完全性とほとんど（約80％）の耐荷重能力を維持できます。」

ストーリーソース：

材料 によって提供された モナッシュ大学。 注：コンテンツは、スタイルと長さで編集できます。