FRG: Bioinspired Synthesis of Tough Laminates

FRG:仿生合成坚韧层压板

基本信息

  • 批准号:
    1006931
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 55.51万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-07-01 至 2014-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

TECHNICAL: Abalone shell is tough and fracture resistant. The structure has a brick-and-mortar organization with calcium carbonate (aragonite) bricks surrounded by the organic mortar. The toughness is attributed to the organized arrangement of the aragonite platelets and nanoscale features present at the mineral/organic interface. These nanoscale features include mineral bridges, nanoasperities on the surface of the aragonite tiles and the viscoelastic/adhesive properties of the organic. The main objectives of this work are to fabricate model ceramic/polymer laminates, identify and quantify the contributions of microstructural features that have been attributed to the toughening of the shell. This work is expected to lead to a new class of bioinspired composite materials that are strong, hard and fracture resistant. Students will be cross-trained in biology, materials science and nanoscience.NON-TECHNICAL DESCRIPTION: Bioinspired materials are emerging as a new class of synthetic structures. The abalone shell is tough and fracture resistant, despite being built from weak constituents: organic matter and a soft mineral (ceramic). Under magnification, the shell has a "brick-and-mortar" structure of mineral bricks and organic mortar. Bioinspired synthetic layered materials based on this structure are expected to have exceptional toughness and fracture resistance. Fabrication and testing of layered organic (polymer) / ceramic structures that duplicate the structure of the abalone shell is the main focus of research. This work is expected to lead to a new class of composite materials that are strong, hard and fracture resistant. Graduate, undergraduate and high school students will be cross-trained in biology, materials science and nanoscience. New classes will be introduced into the curriculum and outreach to underrepresented student populations is a part of this project.
技术:鲍鱼壳是坚韧和抗断裂。 该结构具有砖和砂浆组织,碳酸钙(文石)砖被有机砂浆包围。 韧性是由于有组织的安排的文石血小板和纳米级的功能存在于矿物/有机界面。 这些纳米级特征包括矿物桥、文石瓷砖表面上的纳米凸体和有机物的粘弹性/粘附性。 这项工作的主要目标是制造模型陶瓷/聚合物层压板,识别和量化的贡献的微观结构特征,已归因于壳的增韧。 这项工作预计将导致一类新的生物启发复合材料,是强大的,硬和抗断裂。 学生将在生物学,材料科学和纳米科学交叉培训。非技术说明:生物启发材料正在成为一种新的合成结构。 鲍鱼壳是坚韧和抗断裂的,尽管是由脆弱的成分:有机物和软矿物(陶瓷)。 在放大镜下,炮弹有一个“砖和砂浆”的结构,矿物砖和有机砂浆。 基于这种结构的仿生合成层状材料有望具有优异的韧性和抗断裂性。 制造和测试的层状有机(聚合物)/陶瓷结构,复制鲍鱼壳的结构是研究的主要焦点。 这项工作预计将导致一类新的复合材料,是强大的,硬和抗断裂。 研究生、本科生和高中生将接受生物学、材料科学和纳米科学的交叉培训。 将在课程中引入新的课程,并向代表性不足的学生群体进行宣传是该项目的一部分。

项目成果

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