Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Khung xương xốp dạng xoắn ốc và Bouligand được chế tạo bằng phương pháp đông lạnh trong trường hợp từ động với cường độ thấp
Tóm tắt
Khung xương xốp Fe3O4 được chế tạo trong một trường từ trường thấp (7,8 mT) theo các chuyển động xoắn ốc và Bouligand bằng cách sử dụng một thiết bị đúc đông chế tạo theo yêu cầu dựa trên cuộn dây Helmholtz ba trục. Thiết bị này cho phép kiểm soát một trường từ động, đồng nhất và có cường độ thấp để căn chỉnh các hạt trong quá trình đông lạnh, dẫn đến phần lớn các bức tường lớp được căn chỉnh trong khoảng ± 30° so với hướng của trường từ, và sự giảm độ xốp lên tới 42%. Tương tự như cấu trúc xoắn ốc và Bouligand trong tự nhiên thúc đẩy khả năng chịu va chạm, các chuyển động của trường từ này đã tạo ra các cấu trúc với các tính chất cơ học tốt hơn ở tỷ lệ biến dạng cao. Biến dạng tại điểm gãy đã tăng lên gấp đôi khi các vết nứt bị lệch để phù hợp với các góc quay của trường từ được áp dụng.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
S.E. Naleway, M.M. Porter, J. McKittrick, and M.A. Meyers, Adv. Mater. 27, 5455–5476 (2015).
M.E. Launey, M.J. Buehler, and R.O. Ritchie, Annu. Rev. Mater. Res. 40, 25–53 (2010).
N. Suksangpanya, N.A. Yaraghi, D. Kisailus, and P. Zavattieri, J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 76, 38–57 (2017).
J.C. Weaver, G.W. Milliron, A. Miserez, K. Evans-Lutterodt, S. Herrera, I. Gallana, W.J. Mershon, B. Swanson, P. Zavattieri, E. DiMasi, and D. Kisailus, Science 336, 1275–1280 (2012).
Y. Zhang, J. Roscow, M. Xie, and C. Bowen, J. Eur. Ceram. Soc. 38, 4203–4211 (2018).
T.A. Ogden, M. Prisbrey, I. Nelson, B. Raeymaekers, and S.E. Naleway, Mater. Des. 164, 107561 (2018).
M. Naviroj, P.W. Voorhees, and K.T. Faber, J. Mater. Res. 32, 3372 (2017).
Y. Chino and D.C. Dunand, Acta Mater. 56, 105 (2008).
H.D. Jung, S.W. Yook, T.S. Jang, Y. Li, H.E. Kim, and Y.H. Koh, Mater. Sci. Eng. C Mater. Biol. Appl. 33, 340–346 (2013).
H.-D. Jung, S.-W. Yook, H.-E. Kim, and Y.-H. Koh, Mater. Lett. 63, 1545 (2009).
H. Schoof, J. Apel, I. Heschel, and G. Rau, J. Biomed. Mater. Res. 58, 352–357 (2001).
H.W. Kang, Y. Tabata, and Y. Ikada, Biomaterials 20, 1339–1344 (1999).
T. Kohnke, T. Elder, H. Theliander, and A.J. Ragauskas, Carbohydr. Polym. 100, 24–30 (2014).
S. Roy and A. Wanner, Compos. Sci. Technol. 68, 1136 (2008).
P.M. Hunger, A.E. Donius, and U.G. Wegst, Acta Biomater. 9, 6338–6348 (2013).
S.E. Naleway, K.C. Fickas, Y.N. Maker, M.A. Meyers, and J. McKittrick, Mater. Sci. Eng. C Mater. Biol. Appl. 61, 105–112 (2016).
A. Shaga, P. Shen, C. Sun, and Q. Jiang, Mater. Sci. Eng. A 630, 78 (2015).
M.M. Porter, L. Meraz, A. Calderon, H. Choi, A. Chouhan, L. Wang, M.A. Meyers, and J. McKittrick, Compos. Struct. 119, 174–184 (2015).
M.M. Porter, P. Niksiar, J. McKittrick, and G. Franks, J. Am. Ceram. Soc. 99, 1917–1926 (2016).
M.M. Porter, M. Yeh, J. Strawson, T. Goehring, S. Lujan, P. Siripasopsotorn, M.A. Meyers, and J. McKittrick, Mater. Sci. Eng. A 556, 741–750 (2012).
I. Nelson, T.A. Ogden, S. Al Khateeb, J. Graser, T.D. Sparks, J.J. Abbott, and S.E. Naleway, Adv. Eng. Mater. 21, 1801092 (2019).
I. Nelson, L. Gardner, K. Carlson, and S.E. Naleway, Acta Mater. 173, 106 (2019).
J.P. Randall, M.A. Meador, and S.C. Jana, ACS Appl. Mater. Interfaces 3, 613–626 (2011).
N.P. Padture, Nat. Mater. 15, 804–809 (2016).
K.S. Katti, Colloids Surf. B Biointerfaces 39, 133–142 (2004).
J. Currey, J. Theor. Biol. 231, 569–580 (2004).
J.D. Currey, Calcif. Tissue Int. 36, 118–122 (1984).
J.J. Abbott, Rev. Sci. Instrum. 86, 124902 (2015).
A.M.A. Silva, E.H.M. Nunes, D.F. Souza, D.L. Martens, J.C. Diniz da Costa, M. Houmard, and W.L. Vasconcelos, Ceram. Int. 41, 10467–10475 (2015).
D.F. Souza, E.H.M. Nunes, D.S. Pimenta, D.C.L. Vasconcelos, J.F. Nascimento, W. Grava, M. Houmard, and W.L. Vasconcelos, Mater. Charact. 96, 183–195 (2014).
M.B. Frank, S.H. Siu, K. Karandikar, C.H. Liu, S.E. Naleway, M.M. Porter, O.A. Graeve, and J. McKittrick, J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 76, 153–163 (2017).
M.B. Frank, S.E. Naleway, T. Haroush, C.-H. Liu, S.H. Siu, J. Ng, I. Torres, A. Ismail, K. Karandikar, M.M. Porter, O.A. Graeve, and J. McKittrick, Mater. Sci. Eng. C 77, 484–492 (2017).
N.A. Yaraghi, N. Guarin-Zapata, L.K. Grunenfelder, E. Hintsala, S. Bhowmick, J.M. Hiller, M. Betts, E.L. Principe, J.Y. Jung, L. Sheppard, R. Wuhrer, J. McKittrick, P.D. Zavattieri, and D. Kisailus, Adv. Mater. 28, 6835–6844 (2016).
S. Deville, E. Saiz, and A.P. Tomsia, Acta Mater. 55, 1965–1974 (2007).
U.G. Wegst, M. Schecter, A.E. Donius, and P.M. Hunger, Philos. Trans. A Math. Phys. Eng. Sci. 368, 2099–2121 (2010).
S. Deville, J. Mater. Res. 28, 2202–2219 (2013).
S. Deville, E. Maire, A. Lasalle, A. Bogner, C. Gauthier, J. Leloup, and C. Guizard, J. Am. Ceram. Soc. 93, 2507–2510 (2010).
G. Ravichandran and G. Subhash, J. Am. Ceram. Soc. 77, 263–267 (1994).
S. Deville, E. Maire, A. Lasalle, A. Bogner, C. Gauthier, J. Leloup, and C. Guizard, J. Am. Ceram. Soc. 92, 2497 (2009).
S. Amini, M. Tadayon, S. Idapalapati, and A. Miserez, Nat. Mater. 14, 943 (2015).
Y. Bouligand, Tissue Cell 4, 189–217 (1972).
L.K. Grunenfelder, N. Suksangpanya, C. Salinas, G. Milliron, N. Yaraghi, S. Herrera, K. Evans-Lutterodt, S.R. Nutt, P. Zavattieri, and D. Kisailus, Acta Biomater. 10, 3997–4008 (2014).
N. Suksangpanya, N.A. Yaraghi, R.B. Pipes, D. Kisailus, and P. Zavattieri, Int. J. Solids Struct. 150, 83 (2018).
M.M. Porter, R. Imperio, M. Wen, M.A. Meyers, and J. McKittrick, Adv. Funct. Mater. 24, 1978–1987 (2014).
S. Akurati, N. Tennant, and D. Ghosh, J. Mater. Res. 34, 959 (2019).
M. Banda and D. Ghosh, Acta Mater. 149, 179 (2018).