Los ingenieros se han inspirado en las cáscaras y los pomelos para crear lo que dicen es el primer material fabricado no cortable.

Este nuevo material, que podría utilizarse en las industrias de seguridad y salud y seguridad, puede hacer retroceder la fuerza de una herramienta de corte sobre sí misma.

El material liviano, llamado Proteus por el dios mítico que cambia de forma, está hecho de esferas de cerámica encerradas en una estructura de aluminio celular que en las pruebas no se pudo cortar con amoladoras angulares. taladros o chorros de agua a alta presión.

Un equipo de investigación internacional, dirigido por la Universidad de Durham, REINO UNIDO, y el Instituto Fraunhofer de Máquina-Herramienta y Tecnología de Conformado IWU en Chemnitz en Alemania, Obtuve la idea del nuevo material a partir de la dura piel celular del pomelo y las cáscaras resistentes a las fracturas de los moluscos.

Las criaturas marinas del abulón se construyen a partir de baldosas entrelazadas con un material biopolimérico que las hace resistentes a las fracturas. Para resistir las herramientas de entrada forzada más violentas, Los materiales orgánicos como los azulejos de aragonito, que se encuentran en las conchas de moluscos, fueron reemplazados en el nuevo material con materiales industriales, cerámica de alúmina y aluminio, matriz de espuma metálica.

El nuevo material es fuerte, ligero y no se puede cortar. Los investigadores dicen:podría usarse para hacer candados para bicicletas, armaduras ligeras y en equipos de protección para personas que trabajan con herramientas de corte.

Los hallazgos se publican en la revista Informes científicos El nuevo sistema de material es dinámico con una estructura interna en evolución que crea un movimiento de alta velocidad donde interactúa con las herramientas de corte. La respuesta dinámica es más parecida a las estructuras vivas.

El material está hecho de una estructura de aluminio celular envuelta alrededor de esferas de cerámica y esto tiene un efecto doblemente destructivo sobre las herramientas de corte. Cuando se corta con una amoladora angular o un taladro, las vibraciones creadas por las esferas de cerámica dentro de la carcasa rompen el disco de corte o la broca.

La interacción entre el disco y la esfera cerámica crea un entrelazado, Conexión vibratoria que resiste indefinidamente la herramienta de corte.

La hoja se erosiona gradualmente, y finalmente se vuelve ineficaz a medida que la fuerza y ​​la energía del disco o el taladro se vuelven sobre sí mismos, y es debilitado y destruido por su propio ataque.

Además, la cerámica se fragmenta en finas partículas, que llenan la estructura celular del material y se endurecen a medida que aumenta la velocidad de la herramienta de corte debido a las fuerzas interatómicas entre los granos cerámicos. De esta manera, la naturaleza adaptativa del material repele aún más cualquier ataque.

También se encontró que los chorros de agua eran ineficaces porque las superficies curvas de las esferas de cerámica ensanchan el chorro, lo que reduce sustancialmente su velocidad y debilita su capacidad de corte.

El autor principal, Dr. Stefan Szyniszewski, Profesor Asistente de Mecánica Aplicada, en el Departamento de Ingeniería, Universidad de Durham, dijo:"Nos intrigó cómo la estructura celular de la toronja y la estructura en mosaico de las cáscaras de los moluscos pueden prevenir daños a la fruta o las criaturas que se encuentran en su interior, a pesar de estar hecho de componentes orgánicos relativamente débiles.

"Estas estructuras naturales informaron el principio de funcionamiento de nuestro material cerámico metálico, que se basa en la interacción dinámica con la carga aplicada, en contraste con la resistencia pasiva.

"Básicamente, cortar nuestro material es como cortar una gelatina llena de pepitas. Si atraviesas la jalea, golpeas las pepitas y el material vibrará de tal manera que destruirá el disco de corte o la broca.

"La cerámica incrustada en este material flexible también está hecha de partículas muy finas que endurecen y resisten la amoladora angular o el taladro cuando se corta a gran velocidad, de la misma manera que un saco de arena resistiría y detendría una bala a gran velocidad.

"Este material podría tener muchas aplicaciones interesantes y útiles en las industrias de la seguridad y la protección. De hecho, no tenemos conocimiento de ningún otro material fabricado no cortable que exista a partir de ahora ".

La coautora del estudio, la Dra. Miranda Anderson, Departamento de Filosofía, University of Stirling dijo:"Debido a que la resistencia exitosa de nuestro sistema material requiere que se someta a transformaciones internas, Elegimos el nombre de Proteus.

"En 1605, Francis Bacon comparó los materiales naturales con Proteus, que 'siempre cambió de forma' y argumentó que a través de la experimentación podemos revelar las cualidades metamórficas de los materiales ".

El Dr. Szyniszewski agregó:"Esto es lo que hemos logrado con este nuevo material y estamos entusiasmados con su potencial".

Los investigadores tienen una patente pendiente para su tecnología de materiales y esperan trabajar con socios de la industria para que pueda convertirse en productos para el mercado.