发布日期：2024-09-19 11:31    点击次数：69

普林斯顿大学的工程师们通过效法东说念主体骨骼的结构av 巨乳，创造出了一种更坚强的水泥基材料。这种材料欺诈管说念为止裂纹推广，在不添加外部材料的情况下增强了抗抑止性。这项转变可为民用基础能力提供更坚固的建筑材料。

这种结构可防卫裂纹推广，并增强材料的韧性。图片开始：Sameer A. Khan/ Fotobuddy

普林斯顿大学的工程师们从东说念主类骨骼坚强的外层给与灵感，创造出一种水泥基材料。这种生物启发假想的抗抑止性是传统材料的 5.6 倍，野蛮更好地造反开裂，防卫倏得失效，而这恰是传统脆性水泥基材料的常见问题。

在最近发表于《先进材料》（Advanced Materials）杂志上的一项盘算中，由土木与环境工程系助理讲授 Reza Moini 和博士三年龄学生 Shashank Gupta 指令的盘算小组发挥，接管管状结构的水泥浆不错显赫晋升抗裂纹推广的能力，并改善变形能力而不会倏得失效。

古普塔说：\"脆性建筑材料的工程难题之一是它们会以一种倏得的、祸殃性的神志失效。在建筑和民用基础能力中使用的脆性建筑材料中，强度确保了承受载荷的能力，而韧性则复旧结构抗开裂和抗抑止扩散的能力。为惩处这些问题，咱们建议了一种既能保抓强度，又比传统材料更坚强的材料。\"

Moini 说，改造的重要在于有见解地假想里面结构，均衡间隙前端的应力和合座机械响应。欺诈断裂力学和统计力学的表面旨趣，'通过假想'改善材料的基本特质。

盘算东说念主员 Reza Moini（左）和 Shashank Gupta 创造出更坚固耐用的建筑材料。图片开始：Sameer A. Khan / Fotobuddy

盘算小组的灵感来自东说念主类的皮质骨，这是东说念主类股骨的缜密外壳，不错提供强度并防卫骨折。皮质骨由被称为\"本色\"的椭圆管状身分构成av 巨乳，它们被薄弱地镶嵌有机基质中。这种特有的结构使骨质周围的间隙发生偏转。古普塔说，这不错防卫瞬休止裂，并加多裂纹推广的合座阻力。

盘算小组的生物启发假想在水泥浆中加入了圆柱形和卵形管子，这些管子与束缚推广的间隙相互作用。

Moini 说：\"当加入空腹管时，东说念主们展望材料的抗开裂性会裁减。咱们了解到，通过欺诈空腹管的几何体式、尺寸、体式和取向，咱们不错促进间隙与空腹管之间的相互作用，从而增强一种性能，而不会断送另一种性能。\"

盘算小组发现，这种增强的裂纹与管材的相互作用启动了一种道路式增韧机制，裂纹最初被管材拒抗，然后延迟推广，从而在每一次相互作用和每一个道路中齐产生寥落的能量耗散。

古普塔说：\"这种轮番渐进机制的特有之处在于，每条裂纹的延迟齐受到为止，从而幸免了倏得的祸殃性抑止。材料不会一下子断裂，而是野蛮承受渐进式的抑止，从而变得愈加坚强。\"

惩处韧性和失调问题的转变顺次

与通过添加纤维或塑料来强化水泥基材料的传统顺次不同，普林斯顿大学团队的顺次依赖于几何假想。通过主宰材料自身的结构，他们在不需要寥落材料的情况下显赫晋升了材料的韧性。

除了晋升断裂韧性，盘算东说念主员还引入了一种量化无序进度的新顺次，这是假想的一个波折筹画。在统计力学的基础上，盘算小组引入了参数来量化结构材料的无序进度。这么，盘算东说念主员就能创建一个反应结构无序进度的数值框架。

盘算东说念主员说，新框架更准确地描写了材料的胪列，杰出了周期性和非周期性的浅易二元分类，而转向从有序到就地的光谱。这项盘算与那些将不限定性和扰动与统计无序视并吞律的顺次（如Voronoi tessellation和扰动顺次）有所离别。

\"这种顺次为咱们提供了一种弘大的器具，用于描写和假想具有定制无序进度的材料，\"Moini说。\"使用先进的制造顺次（如增材制造）不错进一步促进更无序和机械性能更佳的结构假想，并允许将这些管状假想扩大到民用基础能力的混凝土构件中\"。

盘算团队最近还修复出了欺诈机器东说念主时间和增材制造时间竣事高精度的时间。通过将这些时间应用于新的结构以及管内软硬材料的组合，他们但愿进一步扩大建筑材料的应用鸿沟。

\"咱们才刚刚驱动探索各式可能性，\"古普塔说。\"还有很多变量需要盘算，比如将无序进度应用于材料中管子的大小、体式和标的。这些旨趣不错应用于其他脆性材料，从而假想出更抗抑止的结构。\"

编译自/scitechdaily

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