Современные требования к многофункциональности защитных конструкционных материалов
В природе многие организмы одновременно поддерживают необходимую для защиты механическую прочность и достигают эффекта маскировки. Перламутр демонстрирует прочность на разрушение, значительно превышающую прочность его компонентов, благодаря сложной многоуровневой микроструктуре.
Интегрированный дизайн на основе имитации перламутра
В исследовании, опубликованном в журнале [Advanced Materials](https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202416535), группа учёных под руководством академика Юй Шухуна из Университета науки и технологии Китая (USTC) Китайской академии наук сообщила о разработке композитных материалов на основе алюмината (NMA), имитирующих структуру перламутра.
Этот композитный материал NMA не только обладает уникальной возможностью настройки цвета и отличной прозрачностью для волн, но также отличается лёгкостью, высокой прочностью, ударной вязкостью и выдающейся ударопрочностью.
Стратегия проектирования интерфейсов двойных оксидов
Исследователи предложили стратегию проектирования интерфейсов двойных оксидов. Построив минеральные мостиковые структуры между микропластинами (МП) из оксида алюминия (Al₂O₃), удалось значительно улучшить механическую прочность и вязкость. Регулируя химический состав интерфейса собранных МП посредством твердофазных реакций, удалось добиться контролируемого окрашивания.
Кроме того, исследователи подготовили новый тип композитов NMA методом самоиспарения и высокотемпературного спекания. Было обнаружено, что прочность на разрушение этого биомиметического композита более чем в три раза превышает прочность коммерческой алюмооксидной керамики, а поглощённая энергия удара достигла более чем в четыре раза по сравнению с коммерческой алюмооксидной керамикой.
Новый дизайн для передачи электромагнитных волн
Учитывая благоприятные структурные условия NMA композитов для передачи электромагнитных (ЭМ) волн, исследователи предложили новый дизайн для передачи ЭМ волн. Эффективность передачи волн повысилась благодаря микронным каналам передачи волн, образованным слоистой керамической структурой и полимером с низкой диэлектрической постоянной, а также вертикальной ориентацией оптической оси однокристаллических микропластин оксида алюминия.
Исследование реализует синергетическое улучшение механических свойств и характеристик передачи ЭМ, предоставляя платформы для будущих применений в области аэрокосмической техники, навигации и электроники.
Предоставлено [Университетом науки и технологии Китая](https://phys.org/partners/university-of-science-and-technology-of-china/)