Эта всесторонняя оценка обеспечивает новое вдохновение и понимание принципов разработки, которые могут привести к более эффективным синтетическим подходам для продвинутых, легких структурных материалов для транспортировки, зданий, батарей и энергетического преобразования.В мире природы многие структурные материалы (древесина, раковины, кости, и т.д.) являются гибридными материалами, составленными из простых элементов, которые собраны при температуре окружающей среды и часто имеют замечательные свойства.
Даже при том, что у учредительных материалов обычно есть бедные внутренние свойства, превосходящие внешние свойства гибридных материалов – результат расположения твердых и мягких фаз в сложной иерархической архитектуре с охватом размеров от наноразмерного до макромасштаба. Получающиеся материалы легки и обычно показывают интересные комбинации силы и крутизны, даже при том, что эти два ключевых структурных свойства имеют тенденцию быть взаимоисключающими. Относительно легко сделать материалы, которые являются сильными или жесткими, но трудными сделать материалы, которые являются обоими.
Ученые рассматривают общие мотивы дизайна диапазона естественных структурных материалов и уроков, извлеченных, понимая, как компоненты структуры сотрудничают, чтобы произвести материалы с превосходящими свойствами. Авторы определили две фундаментальных проблемы в области биовдохновленных материалов: (1) подходы, чтобы использовать в своих интересах мотивы дизайна природы в более широком ряде существенных комбинаций и (2) практические методы, чтобы сделать прочные, жесткие навалочные грузы.Будущее вдохновленные природой методы включает передовое производство добавки (например, 3D печать) и кастинг.
Эта работа была поддержана САМКОЙ, Офисом Науки, Офисом Базовых энергетических Наук (LBNL); Национальный научный фонд (Университет Дартмута); и Европейская комиссия (Имперский Колледж).