GIGPORT.RU ГЛОБАЛЬНЫЙ ИННОВАЦИОННЫЙ ГИПЕРПОРТАЛ
  ГЛАВНАЯ НОВОСТИ АФИША ПРОЕКТЫ ИННОВАЦИИ ТУРИЗМ РАЗВЛЕЧЕНИЯ  
       
 
       
Электроника   Бытовая техника   Спорт и отдых   Софт и игры   Видео и музыка на DVD и Blu-ray   Музыка   Антиквариат и винтаж  

2

vkontakte.ru mail.ru facebook.com twitter.com ok.ru plus.google.com  information rss
       
ОБЩЕСТВО ЭКОНОМИКА И БИЗНЕС ПРОИСШЕСТВИЯ НАУКА И HI-TECH КОМПЬЮТЕРЫ И СОФТ АВТО-МОТО КОСМОС НАНОТЕХНОЛОГИИ МЕДИЦИНА КУЛЬТУРА СПОРТ РАЗНОЕ
 
 
 
 
СЕКРЕТ МОРЩИН  

СЕКРЕТ МОРЩИН




10.03.2015 материаловедение, биология, морщины, складки



Почему слоистые материалы, сморщиваясь, образуют тот или иной рисунок? Учёные MIT попытались описать процесс формирования рисунка, который был бы применим ко всему, в том числе к складкам мозга, морщинам на кошках, или ребристой коже тыквы.
   
  Новое исследование обеспечивает общую формулу для понимания того, как слоистые материалы образуют различные узоры на поверхности.

Процесс образования морщин знаком всем, кто когда-либо сидел в ванной слишком долго. Но почему слоистые материалы иногда образуют тот или иной вид морщинистого рисунка? Исследователи Массачусетского технологического института дали объяснение на фундаментальном уровне.

Основной процесс во всех этих случаях: слои материала с немного разными свойствами — материалы из ткани или многослойной кожи, испытанные в лаборатории — как правило, образуют узорчатые поверхности, когда они сжимаются или растягиваются, что влияет на слои по-разному. Новый анализ, впервые, создаёт единую модель, которая показывает, как именно свойства отдельных слоёв, связанных определённым образом друг с другом, определяет конечную форму структуры.

Свои выводы, Хуанхэ Чжао (Xuanhe Zhao), доцент машиностроения MIT, и его помощник Киминг Ван (Qiming Wang), опубликовали в журнале Scientific Reports. Они описывают процесс формирования рисунка, относящегося ко всему, от складок на поверхности мозга до морщин на стареющем лице, и от изгибов коры дерева до ребристой кожи тыквы.
   
 
СЕКРЕТ МОРЩИН   Понимание факторов, которые дают такие результаты, говорят исследователи, должен позволить легче проектировать синтетические материалы с точным видом поверхностей, необходимых для конкретных приложений, таких как лучшего сцепления. Результаты работы также могут привести к лучшему пониманию многих биологических процессов, в том числе роста растений, животных, колоний микроорганизмов и органов в организме.

«Мы предлагаем системный подход», — говорит Чжао. «Работа началась с классификации моделей в определённые категории: морщины, складки, сгибы, период удваивается, горные хребты, и расслоённые пряжки».
   
  Морщины, в этой схеме, имеют относительно однородную волнистую форму — синусоидальная кривая — если смотреть в поперечном сечении, объясняет Ван, в то время как складки — острые углубления, как те, что наблюдаются на поверхности мозга. Расслоённые пряжки формируются, когда слои начинают ломаться, как на коре дерева, и форма горные хребты относительно узкие, образуются сходящимися пиками.

Затем описывая каждую из форм как различная фаза слоистого материала, исследователи создали трёхмерную фазовую диаграмму, которая показывает, как три основные характеристики слоистого материала — отношение между расширением или сжатием различных материалов, жёсткостью, и как сильно они связаны — приводят к этим различным результатам.

Используя эту диаграмму, говорит Чжао: «Мы можем количественно предсказать, в каком состоянии поверхность свернётся, так что Вы сможете разработать любой образец, который захотите». Эти же самые принципы «относятся к различным масштабам длины, от очень маленьких до очень больших», — добавляет он.
   
 
СЕКРЕТ МОРЩИН   В собственных исследованиях Чжао уже изучил использование таких механизмов, на примере мятой формы графена, которая могла бы быть полезна в создании гибких батарей и суперконденсаторов. Но до сих пор таким исследованиям не хватало объединяющих принципов для выбора материалов, основанных на их фундаментальных особенностях.

«Теперь мы можем вести разработку новых моделей и функций, — говорит Ван — идя к набору параметров, предсказанных моделью».

Схемы роста, вызванного поверхностной неустойчивостью: (I) морщины, (II) складки, (III) расслаивающиеся пряжки, (IV) сгибы, (V) двойной период, (VI) горные хребты. Фото предоставлено MIT.
   
  Чжао и Ван проверили свою модель, сравнивая её прогнозы для широкого круга различных материалов в лаборатории и ранее представленных результатов, и обнаружили, что она очень хорошо согласуется с экспериментальными данными. «Удивительно, с каким количеством сложных форм, теперь Вы можете использовать лишь одну систему, одно понимание, чтобы объяснить изменения», — говорит Чжао. «Это — самая простая модель, которая объясняет все эти модели».

Исследователи ожидают, что эта модель не только будет полезна для понимания роста и старения образцов в биологических организмах, но может помочь в разработке материалов для лечения заболеваний, клеточных культур, контроля биозагрязнений, управляемых свойств потери воды, и гибких электронных материалов.
   
 
СЕКРЕТ МОРЩИН   «Это очень впечатляющая работа», — говорит Yonggang Хуан (Yonggang Huang), профессор Джозефа Камминса гражданского строительства и инженерной защиты окружающей среды в Северо-Западном Университете, который не был вовлечен в это исследование. «Это первое систематическое исследование конкуренции между различными типами образцов поверхностной нестабильности», — говорит он. «Много современных технологий, таких как поддающаяся растягиванию и гибкая электроника, используют шаблоны поверхностной нестабильности для достижения экстраординарных функций. Такой подход поможет развить прогнозирующую модель, чтобы облегчить продвижение этих технологий».
Источник: GIGPORT.RU
 
Нравится
 
 
 
 
 
 
 
GIGPORT.RU ГЛОБАЛЬНЫЙ ИННОВАЦИОННЫЙ ГИПЕРПОРТАЛ
ГИПЕРПОРТАЛ
ИНТЕРНЕТ-ЖУРНАЛ
ИНТЕРЕСНОЕ В МИРЕ
ОНЛАЙН ГИПЕРМАРКЕТ
ДОСКА ОБЪЯВЛЕНИЙ
РАЗВЛЕЧЕНИЯ
ГИПЕРПОРТАЛ
 
     
 
Книги   Детям и мамам
 
     
 
Одежда, обувь, аксессуары   Красота и здоровье
 
     
 
 
     
   
     
   
     
       
  COPYRIGHT
 
  Рейтинг@Mail.ru   Яндекс.Метрика   Проверка тиц pr