Creation of Lightweight, High-Strength Functionally Graded Materials Inspired by Job's Tears

受薏米的启发,创造轻质、高强度的功能梯度材料

基本信息

  • 批准号:
    22KJ1626
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.09万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2023-03-08 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ジュズダマの種子はシリカを多量に含有する固い苞葉鞘に覆われており、走査型電子顕微鏡を用いた観察により、その苞葉鞘は外層から内層に向かって変化する傾斜的な多孔構造とシリカの分布を持っていることが判明した。さらに、苞葉鞘の断面のナノインデンター試験により、苞葉鞘の外層から内層に向かって弾性率が徐々に減少していることが明らかになった。この結果は外層から内層に向かって減少するシリカの割合と関係していると考えられる。さらに、苞葉鞘から取り出した切片の3点曲げ試験を行った。3点曲げ試験は圧子と接する側で圧縮が起こり、反対側で引張が起こる。今回行った実験では、外層から内層に向けての曲げと、その逆の曲げを比較した。その結果、前者は後者に比べてより大きな荷重に耐えられることが判明した。外層はシリカの割合が大きいため、圧縮に強く、引張に弱い素材になっている。それに対して、内層は植物細胞壁を構成するセルロースなどの糖鎖で構成され引張に強い。そのため、3点曲げ試験の圧縮と引張が起こるそれぞれの部分に対応した適材適所な素材の配置により、外層から内層に向けての曲げはより大きい荷重に耐えられると考えられる。これらの結果から、外層に硬い素材が高密度で存在し、内層に向かって徐々に柔らかくなる多孔的な構造は衝撃に強いことが示唆された。本研究では上記の知見を活かして衝撃に強い傾斜機能材料の作製を試みた。3Dプリンターを用いて高さ方向に目の細かさが変わる格子を印刷し、そこにコーティング剤を含浸させ、硬化させることでサンプルを作製した。サンプルを用いて曲げ方向を逆転させた2通りの3点曲げを行い、苞葉鞘を用いた実験と同様に曲げ方向に依存した材料の強度の差を確認した。このことから材料内の微細構造と化学組成を設計し、材料内で硬さの分布を調節することで、特定方向からの衝撃に対して強い材料を作製できることが明らかになった。
The main contents of this paper are as follows: in this paper, the main contents of this paper are as follows: in this paper, the main contents of this paper are as follows: in this paper, the main contents of this paper are as follows: in this paper, the main contents of this paper are as follows: in this paper, the results show that the multi-component system contains a large amount of gas, which is used to monitor the temperature, the temperature and the temperature. The cross-section of the scabbard, the sheath, the scabbard, the scabbard The results show that there is a significant increase in the number of points in the system. The scabbard and the scabbard are cut out of the slice. there are 3 points in the slicing. At 3 o'clock, you can pick up the phone and start the game, and the reverse will lead to it. This time, we will make a comparison between the outside and the inside, the reverse and the reverse. According to the results of the test, the latter of the former is much heavier than the latter, and the load is much higher than that of the former. To cut off the strength, strength, and weakness of the material. The cell walls of the plants and the plants in the plant become strong in the cell wall. The three-point curve, the load, the load, the load The results show that the external hard material has a high density, and the internal one shows that there is a problem in the production of porous materials. In this study, it is known that the electrical energy materials of the inclined machine are used in this study. In 3D, the high direction is used to print the grid, to print, to impregnate, and to harden. Use the reverse direction of the curve to confirm the strength of the material, the direction of the curve and the direction of the curve. In the system of materials, the chemical components are designed, the hard materials are distributed in the materials, and the materials are strengthened in specific directions.

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
生物を模倣した高強度と強靭性を両立した傾斜機能材料の開発
开发模仿生物体并具有高强度和韧性的功能梯度材料
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    桑田力真 石井大佑;桑田力真 石井大佑;桑田力真 石井大佑
  • 通讯作者:
    桑田力真 石井大佑
ISHII LAB
石井实验室
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
ジュズダマの硬い殻の物理化学的分析と生体模倣傾斜機能材料への展開
Juzdama硬壳的物理化学分析及其仿生功能梯度材料的开发
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    桑田力真 石井大佑;桑田力真 石井大佑
  • 通讯作者:
    桑田力真 石井大佑
硬い植物の実の物理化学的分析と傾斜機能材料への展開
硬质植物果实的理化分析及功能分级材料的开发
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    桑田力真 石井大佑
  • 通讯作者:
    桑田力真 石井大佑
Design of Lightweight and High-Strength Functionally Graded Materials Inspired by the Hard Shells of Plants
受植物硬壳启发的轻质高强度功能梯度材料设计
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    桑田力真 石井大佑;桑田力真 石井大佑;桑田力真 石井大佑;桑田力真 石井大佑
  • 通讯作者:
    桑田力真 石井大佑
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