Cuộc tìm kiếm các vật liệu hybrid cứng, mạnh và dẻo dai: một cuộc khám phá toàn diện

Journal of the Royal Society Interface - Tập 10 Số 89 - Trang 20130711 - 2013
François Barthelat1, Mohammad Mirkhalaf1,2
1Department of Mechanical Engineering, McGill University, 817 Sherbrooke Street West, Montreal, Quebec, Canada H3A 2K6
2M. Mirkhalaf Google Scholar Find this author on PubMed

Tóm tắt

Cách sắp xếp các vật liệu mềm với các thành phần gia cố mạnh nhưng giòn để đạt được những kết hợp hấp dẫn về độ cứng, sức mạnh và độ bền là một câu hỏi đang được hiện đại hóa và hấp dẫn trong khoa học vật liệu kỹ thuật và sinh học. Những tiến bộ gần đây trong tối ưu hóa hình học và cảm hứng sinh học đã mang lại những câu trả lời thú vị cho câu hỏi này, nhưng chúng chỉ cung cấp một cái nhìn nhỏ vào không gian thiết kế rộng lớn liên quan đến vấn đề này. Ở đây, chúng tôi tiếp cận theo cách tổng thể hơn để đánh giá hiệu suất cơ học của hàng nghìn vi cấu trúc khả thi. Cuộc khám phá toàn diện này cung cấp một cái nhìn tổng thể về mối quan hệ cấu trúc – tính chất và đảm bảo rằng có thể tìm thấy các giá trị tối ưu toàn cầu. Các bức tranh của các giải pháp tối ưu cho các kết hợp khác nhau của các tính chất mong muốn cũng có thể được tạo ra, cho thấy tính bền vững của từng giải pháp. Thú vị thay, mặc dù một số thiết kế hybrid chính được sử dụng trong kỹ thuật không có trong tập hợp các giải pháp, các vi cấu trúc phát sinh từ quá trình này lại gợi nhớ đến các vật liệu như xương, mẹ ngọc trai hoặc tơ nhện.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1016/S1359-6454(03)00441-5

10.1080/14786430500079892

10.1016/j.pmatsci.2009.05.001

10.1038/nmat3115

10.1016/j.ijsolstr.2004.05.045

10.1016/j.matdes.2007.01.014

10.1016/j.matdes.2011.11.033

10.1007/s004190050248

Guo X, 2006, IUTAM Symp. on Topological Design Optimization of Structures, Machines and Materials, vol. 137, 439, 10.1007/1-4020-4752-5_43

10.1016/j.commatsci.2012.09.018

Torquato S, 2010, Annual review of materials research, vol. 40, 101

10.1007/s10704-006-7156-4

10.1007/BF01278493

10.1016/S0022-5096(99)00034-4

10.1016/S0020-7683(99)00103-1

10.1103/PhysRevLett.89.266601

10.1007/BF01214002

10.1260/136943307783571418

Nievergelt J, 2000, Sofsem 2000: theory and practice of informatics, 18, 10.1007/3-540-44411-4_2

10.1016/j.pmatsci.2007.05.002

10.1098/rsta.2007.0006

10.1016/0022-1910(87)90102-8

10.1016/j.jmbbm.2007.05.001

10.1002/adem.201180057

10.1016/j.jmps.2006.07.007

10.1016/S0955-2219(00)00314-9

10.1023/A:1014411503170

10.1016/j.ijmecsci.2011.04.002

10.1016/j.ijadhadh.2003.08.002

10.1002/zamm.19290090104

Voigt W, 1928, Lehrbuch der Kristallphysik

Martin JW, 2006, Concise encyclopedia of the structure of materials

10.1126/science.1218764

10.1016/j.actbio.2012.05.005

10.1016/j.actbio.2010.04.008

10.1016/j.biomaterials.2010.05.044

10.1038/srep00035

10.1098/rspb.2010.1093

Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of the Royal Society Interface

Tập 10 Số 89

20130711

Thông tin tác giả