16:43
Comentarii Adauga Comentariu

_ Învățând de la pangolini și păuni: cercetătorii explorează materiale structurale de inspirație biologică de nouă generație

_ Învățarea de la pangolini și păuni: cercetătorii explorează următoarele- materiale structurale bio-inspirate de gen

De la solzi de pangolin care pot rezista loviturilor dure până la pene de păun colorate, dar rezistente, natura poate face multe cu câteva molecule simple.

Într-un O nouă lucrare de revizuire, o echipă de cercetători internaționali a expus modul în care inginerii se inspiră din lumea biologică și proiectează noi tipuri de materiale care sunt potențial mai dure, mai versatile și mai durabile decât ceea ce oamenii pot realiza singuri.

„Chiar și astăzi, natura face lucrurile mult mai simple și mult mai inteligente decât ceea ce putem face sintetic în laborator”, a spus Dhriti Nepal, primul autor și inginer de materiale de cercetare la Air Force Research Laboratory din Ohio.

Nepalul împreună cu Vladimir Tsukruk de la Institutul de Tehnologie din Georgia și Hendrik Heinz de la Universitatea din Colorado Boulder au servit drept co-corresp autori continui pentru noua analiză. Echipa și-a publicat concluziile pe 28 noiembrie în revista Nature Materials.

Cercetătorii, care provin din trei țări, analizează promisiunile și provocările din spatele „nanocompozitelor bioinspirate”. Aceste materiale amestecă diferite tipuri de proteine ​​și alte molecule la o scară incredibil de mică pentru a obține proprietăți care ar putea să nu fie posibile cu metalele sau materialele plastice tradiționale.

Cercetătorii le proiectează adesea folosind simulări sau modele avansate pe computer. Exemplele includ filmele subțiri care rezistă la uzură prin încorporarea proteinelor din coconii de viermi de mătase; noi tipuri de laminate din polimeri și materiale de argilă; fibre de carbon produse folosind principii bioinspirate; și panouri de sticlă care nu se crăpă ușor deoarece includ nacru - căptușeala irizată din interiorul multor cochilii de moluște.

Astfel de materiale inspirate din natură ar putea, într-o zi, să conducă la panouri solare noi și mai bune, roboți moi. și chiar și acoperiri pentru jeturile hipersonice, a spus Heinz, profesor de inginerie chimică și biologică la CU Boulder. Dar mai întâi, cercetătorii vor trebui să învețe cum să le construiască de jos în sus, asigurându-se că fiecare moleculă este la locul potrivit.

„Una dintre principalele provocări în acest domeniu este cum structurăm aceste materiale. până la nivelul atomic”, a spus Heinz. „Trebuie să știm cum face natura, ca să putem încerca în laborator și să folosim îndrumări de la modele computaționale.”

Uimitoarea cheratina

În noul studiu, Nepal, Tsukruk , Heinz și colegii lor aruncă o privire atentă asupra cheratinei, unul dintre cele mai adaptabile blocuri de construcție ale naturii.

Aceste proteine ​​simple, care se formează adesea în forme elicoidale răsucitoare precum ADN-ul, se pot uni împreună în moduri diferite pentru a face un varietate uriașă de structuri — de la unghii și păr uman până la pene de porc spin, coarne de rinocer și solzi suprapusi de pangolini.

„Keratina este peste tot și cu greu am început să-i apreciem utilitatea”, a spus Nepal. .

Acesta este unul dintre secretele naturii, a adăugat ea: Materialele biologice pot prezenta o gamă largă de arhitecturi complexe la mai multe niveluri – ceea ce inginerii numesc inginerie „ierarhică”. Unele dintre aceste structuri sunt suficient de mari pentru a fi văzute cu ochiul liber, în timp ce altele sunt atât de mici, că cercetătorii au nevoie de microscoape puternice pentru a le studia.

Keratina din solzii de pangolin, de exemplu, are un model ondulat care face ca solzii greu de spart. Penele de păun, între timp, sunt alcătuite din tije de melanină încorporate într-o matrice de keratina, ceea ce permite acestor podoabe să fie atât colorate, cât și rigide în același timp - perfecte pentru păunii care doresc să-și răspândească penele cozii.

„Unul dintre cele mai mari lucruri pe care le putem învăța de la natură este modul în care aceste materiale prezintă funcții multiple care lucrează împreună într-o sinergie perfectă”, a spus Nepal.

De la atomi în sus

Realizarea unor materiale sintetice avansate. Cu toate acestea, materialele cu funcții multiple în laborator pot deveni dificile.

„Majoritatea materialelor actuale create de om sunt materiale simple, cu o singură componentă, cu morfologie și compoziție uniformă simplistă”, a spus Tsukruk. „Și ceea ce am învățat de la natură este că este necesară o organizare mult mai complexă și durabilă pentru a face noi materiale bio-inspirate pentru aplicații avansate în viitorul apropiat.”

Una dintre cele mai mari provocări, a spus Heinz, vine. până la modele. Grupul său de cercetare utilizează aceste instrumente pentru a simula noi tipuri de materiale la scara de la câteva sute până la milioane de atomi. Dar a lua astfel de modele mici și a le mări până la dimensiunea a ceva ce poți vedea de fapt devine o sarcină din ce în ce mai dificilă.

„De la scara atomilor la scara milimetrică sau chiar centimetrică, există atât de multe multe niveluri de organizare a materialelor naturale”, a spus Heinz.

Heinz a remarcat că NASA a investit recent în explorarea materialelor proiectate ierarhic pentru aplicații aerospațiale – cum ar fi panouri mai puternice și mai ușoare de carbon nanostructurat pentru utilizare în nave spațiale. pentru a transporta provizii de viață pe Marte. Heinz, de exemplu, face parte dintr-un efort de 15 milioane de dolari finanțat de NASA pentru a studia aceste tipuri de „compozite ultraputernice”.

Inginerii, a adăugat el, descoperă și noi modalități de a face nanocompozite în cantități mari într-un cadru de fabricație. Astăzi, cercetătorii folosesc adesea instrumente precum imprimantele 3D pentru a realiza aceste materiale, așezându-le picătură cu picătură.

Heinz, Tsukruk, Nepal și colegii lor sunt optimiști. Natura, raportează ei, a avut milioane de ani pentru a învăța cum să construiască materiale precum solzi de pangolin sau stridii, cât mai eficient posibil. Inginerii ar putea fi capabili să ia indicii de la pangolini și stridii pentru a construi materiale fără a crea multe deșeuri dăunătoare în acest proces.

„Dacă învățăm de la natură, putem găsi alternative la multe producții actuale consumatoare de energie. procese sau substanțe chimice periculoase”, a spus Heinz.


(Fluierul)


Linkul direct catre Petitie

CEREM NATIONALIZAREA TUTUROR RESURSELOR NATURALE ALE ROMANIEI ! - Initiativa Legislativa care are nevoie de 500.000 de semnaturi - Semneaza si tu !

Comentarii:


Adauga Comentariu



Citiți și cele mai căutate articole de pe Fluierul:

_ URIAȘĂ: Hunter Biden solicită DOJ al lui Joe Biden să-l investigheze pe John Paul Mac Isaac – La o săptămână după ce Mac Isaac l-a servit în proces (VIDEO)

_ CHIAR ÎN: „Așteptările noastre sunt că panelul va muta acest caz rapid” – Kari Lake oferă o actualizare despre conferința privată de ieri la Curtea de Apel din Arizona

_ Președintele a avut un weekend uriaș – milioane de oameni și-au urmărit evenimentele campaniei din New Hampshire și Carolina de Sud pe rețelele sociale

_ În fața ta: Xi trimite un balon spion gigant peste SUA cu câteva zile înainte de călătoria lui Blinken la Beijing

_ OH NU – Agent FBI arestat recent pentru că a primit mită de la oligarhul rus, de asemenea, a condus o unitate care ar fi putut investiga activitățile lui Hunter Biden cu spionul chinez Patrick Ho

_ Flip-Flop Hunter Biden: avocatul spune acum că scrisorile care solicită investigarea NU sunt o confirmare că laptopul este al lui Hunter

_ RUPTĂ: FBI va căuta documente clasificate în casa lui Mike Pence din Indiana

_ ESTE IMUSCAT: Joe Biden: „Mai mult de jumatate dintre femeile din administratia mea sunt femei” (VIDEO)

_ Karine Jean-Pierre evită întrebările pe laptopul lui Hunter Biden – După ce avocații lui Hunter au cerut DOJ să lanseze o anchetă penală asupra lui Giuliani și alții

_ Trump îl sfâșie pe Paul Ryan – „Perdantul major care acum își propune să distrugă Fox News”

_ O lovitură adusă dragostei frățești – RUMPARE: Republicanii îl îndepărtează pe radicalul de stânga Ilhan Omar din Comisia pentru Afaceri Externe a Camerei

_ Hunter omite motivul principal pentru care John Paul Mac Isaac a obținut conținutul laptopului său pe primul loc


Pag.1
Nr. de articole la aceasta sectiune: 12, afisate in 1 pagina.