Unter Druck: Neues bioinspiriertes Material kann sich durch äußere Kräfte ‘formen’

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Unter Druck: Neues bioinspiriertes Material kann sich zu externen Kräften 'formverschieben'Inspiriert durch die Art und Weise, wie menschliche Knochen und farbenfrohe Korallenriffe Mineralablagerungen als Reaktion auf ihre Umgebung anpassen, haben Johns Hopkins-Forscher ein sich selbst anpassendes Material geschaffen, das seine Steifigkeit als Reaktion auf die angewandte Kraft verändern kann.

Dieser Fortschritt kann eines Tages die Türen für Materialien öffnen, die sich selbst verstärken können, um sich auf erhöhte Gewalt vorzubereiten oder weiteren Schaden zu verhindern.

Ein Bericht über die Ergebnisse wurde heute in Advanced Materials veröffentlicht.”Stellen Sie sich ein Knochenimplantat oder eine Brücke vor, die sich selbst verstärken kann, wenn eine hohe Kraft ohne Inspektion und Wartung ausgeübt wird.

Es wird sicherere Implantate und Brücken mit minimalen Komplikationen, Kosten und Ausfallzeiten ermöglichen”, sagt Sung Hoon Kang, Assistenzprofessor in der Abteilung für Maschinenbau, Hopkins Extreme Materials Institute und Institut für NanoBiotechnologie an der Johns Hopkins University und Seniorautor der Studie.Während andere Forscher schon früher versucht haben, ähnliche synthetische Materialien herzustellen, war dies eine Herausforderung, da solche Materialien schwierig und teuer herzustellen sind oder bei ihrer Herstellung eine aktive Wartung erfordern und in ihrer Belastbarkeit begrenzt sind.

Materialien mit anpassungsfähigen Eigenschaften, wie z.B.

Holz und Knochen, können für sicherere Strukturen sorgen, Geld und Ressourcen sparen und schädliche Auswirkungen auf die Umwelt reduzieren.Natürliche Materialien können sich selbst regulieren, indem sie Ressourcen in der Umgebung nutzen; so nutzen Knochen beispielsweise Zellsignale, um die Zugabe oder Entnahme von Mineralien aus dem sie umgebenden Blut zu steuern.

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Inspiriert von diesen natürlichen Materialien versuchten Kang und seine Kollegen, ein Materialsystem zu schaffen, das als Reaktion auf angewandte Belastung Mineralien hinzufügen kann.Das Team begann mit der Verwendung von Materialien, die mechanische Kräfte in elektrische Ladungen umwandeln können, als Gerüste oder Stützkonstruktionen, die Ladungen proportional zur auf sie einwirkenden äußeren Kraft erzeugen können.

Die Hoffnung des Teams war, dass diese Anklagen als Signale für die Materialien zur….

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