الهام گیری مجدد از صدف‌های دریایی برای ساخت مواد فوق چقرمه

پوسته‌ی داخلی صدف‌ها هر چند بسیار ساده به نظر می‌آید ولی در واقع بسیار سخت است، اگر تا به حال برای شکستن یک صدف اقدام کرده باشید حتما متوجه سختی آن شده اید. پوسته‌ی خارجی و اصلی صدف از جنس کلسیم کربنات است که ماده‌ای بسیار شکننده است (درست مثل گچ) ولی همان پوسته‌ی براق داخلی است که چقرمگی فوق العاده صدف را برایش به ارمغان می‌آورد. با الهام گیری از ساختار داخلی این صدف‌ها گروهی از دانشمندان در پاریس توانسته اند سرامیکی بسازند که می‌تواند تا 10 برابر سرامیک‌های معمولی مقاومت داشته باشد.

این لایه‌ی داخلی از صفحات میکروسکوپی تشکیل شده است که به صورت زیگ زاگ بر روی هم قرار گرفته اند، بنابراین وقتی ماده تحت تنش مکانیکی قرار می‌گیرد هر ترکی که شروع به شکل گیری می‌کند در ناحیه‌ی انتهایی و گوشه‌های صفحات می‌بایست از مسیر پیچیده‌ای گذر کند در نتیجه می‌توان انتظار داشت که ترک‌های بزرگ توان پیشروی نخواهند داشت که این منجر به چقرمه‌تر شدن ماده می‌شود.

پیش از این در مورد پیشرفت‌های گروهی دیگر در دانشگاه مک گیل را با الهام گیری از صدف‌ها را نیز در زومیت خوانده اید، آن تیم از ایجاد ترک‌های میکروسکوپی در شیشه استفاده کرده بودند اما گروه جدید از روش جدید استفاده کرده اند. آن‌ها از پودر سرامیک شروع کرده و صفحات میکروسکوپی آلومینا را با آن ساخته اند. این پودر در آب معلق شده و محلول حاصل سرد و به جالت جامد در آمد. یخ زدن محلول و بلورینگی حاصل از آن منجر به شکل گیری و آرایش خودبخودی صفحات آلومینا شده است. در نتیجه در ناحیه‌ی کناری صفحات مشابه پوسته‌ی صدف به شکل زیگ زاگ شکل گرفته اند. پس از این با استفاده از فرایندی در دمای بالا تراکم ماده افزایش پیدا کرد و آب از آن خارج شد.

در آزمایش‌هایی که در آزمایشگاه انجام شد مشخص شد که این ماده نیز درست مشابه با پوسته‌ی صدف قادر به منحرف کردن و جلوگیری از رشد ترک‌ها است. به علاوه دانشمندان می‌توانند از این روش بر روی هر ماده‌ای استفاده کنند و نیازی به استفاده حتمی از ذرات آلومینا نیست. این فناوری در صورت استفاده برای تولید انبوه علاوه بر کاربرد برای سخت تر کردن مواد حاضر می‌تواند در ساخت قطعاتی کوچک تر و مقاوم تر کاربرد فراوانی داشته باشد.

جزییات این پژوهش در نشریه‌ی Nature Materials به چاپ رسیده است.