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骨骼结构机密启发新型坚固轻盈材料

2019-12-2 环球解密

人们以为骨骼纵向的板状结构为骨骼的坚固性提供重要支撑,美国康奈尔大学(Cornell University)一项研究发现,人体骨骼中一些以前以为是装饰作用的横向结构对骨骼的耐受程度起到重要的作用。

研究负责人埃尔南德斯( Christopher J. Hernandez)说:“理解材料疲劳度的最佳比喻就是汽车的配件,不时会损坏,必需到店里维修。为什么会损坏?它们显然是很坚固的,只是经过数月、数年的使用,经过千万次的冲击,它终于损坏了。这就是我们都知道的材料耐用度的原理,但是之前没有人对骨骼的耐用度进行过研究。”

骨骼纵向的板状结构决定其强度,人们从未注意过骨骼中的一些横向竿状结构,还以为它们只是摆设。这份研究三维打印出这些横向结构进行耐用度实验,发现这些竿状结构的粗细程度可将材料的耐用度提升百倍。

埃尔南德斯希望这份研究的成果可以启发造出更坚固、轻盈的材料,将适用于任何设备,对航空业尤为重要,机翼就需要耐受力相当高、又极其轻巧的材料。

“每一阵风都对机翼材料造成冲击,因此在一趟行程中,机翼就要经受数千次冲击磨损。这份研究发现的结构上的数学机制,有助于设计耐受度和强度达到最佳平衡的材料。”

这份研究11月发表在美国国家科学院院刊PNAS上。

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