Proteus je prvním vyrobeným neřezatelným materiálem na světě  
Kompozit ze strukturovaného hliníku a keramických kuliček je velmi lehký a zároveň extrémně odolný vůči řezání či vrtání, ať již bruskou, vrtákem či proudem vody. Proteus by se mohl stát materiálem pro osobní brnění nebo rozmanité ochranné či bezpečnostní pomůcky.
Materiál Proteus. Kredit: Florian Bittner, Institute of Plastics and Circular Economy IKK, Leibniz University Hannover, Germany / Fraunhofer Institute for Wood Research, Wilhelm-Klauditz-Institut WKI, Hannover, Germany.
Materiál Proteus. Kredit: Florian Bittner, Institute of Plastics and Circular Economy IKK, Leibniz University Hannover, Germany / Fraunhofer Institute for Wood Research, Wilhelm-Klauditz-Institut WKI, Hannover, Germany.

Materiáloví vědci jsou nefalšovanými čaroději dnešní doby. Dokazuje to i nový výtvor týmů britské Durham University a německého Fraunhofer Institute. Podle všeho jako první na světě vytvořili neřezatelný materiál. Je velmi lehký. Jeho hustota odpovídá 15 procentům hustoty oceli. Z takového materiálu by bylo možné vyrábět spoustu věcí, od nezničitelného řetězu na kolo, až po lehká osobní brnění.

 

Stefan Szyniszewski. Kredit: Durham University.
Stefan Szyniszewski. Kredit: Durham University.

Materiál nese jméno Proteus a obsahuje strukturovaný hliník, v němž jsou umístěné keramické kuličky. Díky tomu dokáže Proteus směle čelit rozmanitým bruskám, vrtákům či podobným nástrojům. Když se takový nástroj do materiálu Proteus „zakousne“, tak dojde ke vzniku vibrací, které každý takový nástroj ztupí.

 

Stefan Szyniszewski z Durham University a jeho tým nezastírají inspiraci v přírodě. Pro materiál Proteus použili triky, které si vypůjčili od odolné pokožky grapefruitu a od pevné aragonitové schránky mlžů.

 

CT snímek materiálu Proteus. Kredit: Florian Bittner, Institute of Plastics and Circular Economy IKK, Leibniz University Hannover
CT snímek materiálu Proteus. Kredit: Florian Bittner, Institute of Plastics and Circular Economy IKK, Leibniz University Hannover

Bruska či vrták sice pronikne vnější vrstvou tohoto materiálu, záhy ale narazí na zabudované keramické kuličky. V té chvíli se objeví vibrace, které tupí ostré hrany nástrojů, a také se z nich vytváří keramický prach, který ještě více zpevní strukturu materiálu. Proteus je také velmi odolný vůči řezákům, které využívají proud vody pod vysokým tlakem. Keramické kuličky rozšiřují velikost proudu vodu a tím citelně snižují jeho řezací možnosti.

 

Keramika použitá při výrobě tohoto materiálu je vyrobená z velmi jemných částic a sama o sobě rovněž značně odolává řezání či vrtání. Funguje to podobným způsobem, jako když pytel z pískem odolává vystřelené kulce. Materiál Proteus by teď mohl nalézt mnoho velmi zajímavých a užitečných aplikací v řadě odvětví. Jistě by se osvědčil například při výrobě ochranných pomůcek pro práci s řezacími či vrtacími nástroji. Momentálně se vyřizují patenty a výzkumný tým shání partnery, s nimiž by mohli dotáhnout materiál Proteus do komerční podoby.

 

Video: Angle grinder attack on non-cuttable, lightweight Proteus material

 

Literatura

Durham University 20. 7. 2020.

Scientific Reports 10: 11539.

Datum: 21.07.2020
Tisk článku

Testy 2021-2022 z matematiky pro žáky 9. tříd ZŠ - Gazárková Dana, Hedbávná Hana, Lišková Hana, Ondráčková Ivana
 
 
cena původní: 219 Kč
cena: 208 Kč
Testy 2021-2022 z matematiky pro žáky 9. tříd ZŠ
Gazárková Dana, Hedbávná Hana, Lišková Hana, Ondráčková Ivana
Související články:

Porézní 3D grafen je velmi lehký a přitom desetkrát pevnější než ocel     Autor: Stanislav Mihulka (10.01.2017)
Bleskový grafen: Jak vyrobit extrémně užitečný materiál z obyčejného odpadu?     Autor: Stanislav Mihulka (31.01.2020)



Diskuze:

.

Antonín Lejsek,2020-07-25 05:07:21

Kompozit z měkkého kovu a tvrdých částic se pro výrobu trezorů používá dávno. Lidi nejsou úplně hloupí, že se tohle špatně řeže i vrtá zjistili samozřejmě dost brzo. Otázka je, v čem je vlastně ten nový materiál tak nový. Z článku se toho moc vyčíst nedá.

Odpovědět

tupici vibrace?

Radoslav Porizek,2020-07-23 14:22:56

"V té chvíli se objeví vibrace, které tupí ostré hrany nástrojů..."
Vybracie tupiace nastroje zneju dost zvlastne. Posledne som tusim pocul o pozitivnych vibraciach ostriacich ziletku v pyramide.

Nechce sa mi patrat, ci ide ochybu v preklade, alebo uz v samotnom clanku. Tupenie/ostrenie priebieha na urovni molekulovych vazieb, kde pri suchani tvoch materialov sa v tom zo slabsimi vazbami (maksom materiale) odsuchvaju molekuly. Neviem si prestavit, ako by sa tieto vazby dali trhat zvukovymi vibraciami.

Plati ale, ze cim tvrdsi material, ty je viac krehkejsi, teda tym lahsie moze prasknut a zlomit sa pri vibraciach. Vznikajuce vibracie by teda mohli sposobovat, ze tvrdsi kerhky vrtak treba nahradit maksim a voci zlomeniu odolnejsim vrtakom.

Odpovědět


Re: tupici vibrace?

Bohumil S.,2020-07-23 15:28:00

Měkčí břit vrtáku sice nebude tak křehký, zato bude mnohem více podléhat běžné abrazi při kontaktu s keramickými kuličkami. A nakonec jsme se dostali ke kořenu věci, proč je tento materiál označen jako "neřezatelný".

Jinak nevím, nakolik máte vlastní zkušenosti s nějakým vrtáním a nakolik jste odkázán na čistou fyzikální teorii. Každopádně vrtání tvrdého materiálu s nehomogenitami je vždycky problém. Těmi nehomogenitami můžou být např. roxory v betonu nebo naopak různé dutiny. Hrozí například, že se vrták zakousne a uštípne. Ale lepší je mít už nějaké vrtání za sebou, aby si to člověk dovedl představit.

Odpovědět


Re: Re: tupici vibrace?

Radoslav Porizek,2020-07-24 01:51:50

Moja otazka sa ale tykala "tupicich vibraci". Vy to viete ako clovek z vlastnou skusenostou vrtania nejako vysvetlit?

Ze meksi vrtak sa skor zosucha a nehomogenity sa tazsie vrtaju je celkom jasne aj z cistej fyzikalnej teorie. ;)

Odpovědět


Re: Re: Re: tupici vibrace?

Bohumil S.,2020-07-24 08:04:03

Já jsem ty "tupící vibrace" pochopil zhruba takto:
Při řezání nebo odbrušování materiálu potřebujete, aby břit nebo brusné zrno mělo pokud možno konstantní hloubku záběru do materiálu. Když zrno nebo břit zabere do materiálu příliš hluboko, dojde k odlomení/vyštípnutí řezné hrany nebo k nadměrnému vývinu tepla.
Tím, že se keramické kuličky v tomto materiálu uvolní, ale zároveň nevypadnou ven, budou se uvnitř hliníkové matrice neustále pohybovat a různě otáčet. To zaprvé zabrání, aby se do nic mohl břit/zrno účinně zaříznout a zároveň řezný/brusný nástroj bude mít tendenci odskakovat. Každou chvíli se kuličky dostanou do takové polohy, že se do nich nástroj zakousne až příliš hluboko a v tuto chvíli předpokládám to zmíněné tupení.

Přesně takto jsem ten mechanismus při čtení článku pochopil. Jestli funguje ještě trochu jinak, ať mě někdo opraví. Máte pravdu v tom, že ten mechanismus není nejlépe popsaný. Spíše bych řekl, že tupení nástroje a vibrace budou probíhat současně - mají stejnou příčinu.

Kulička se šprajcne mezi břit a matrici --> břit se příliš silně zakousne --> vznikne vibrace + břit se poškodí --> nástroj odskočí a dopadne --> nástroj dopadně s větší silou zpět do řezu --> břit se příliš silně zakousne atd...

Odpovědět

Takže vědci zjistili,

Honza Šimek,2020-07-23 03:43:09

že dobývat keramiku v hliníkové pěně kotoučem na ocel, případně no-name vrtákem, moc nejde?

Odpovědět

vysoko-prudkukční dělení

Marsellus Wallace,2020-07-22 22:03:14

Nenechte se mýlit, ale jako odborník na vysoko-produkční dělení říkám, že dnes existuje technologie, která by to řízla jako nic, stěně jako karbidové (v článku uvedeno keramické, též možné) obložení brzd a pod. Jsou to patentované technologie, které dokáží tlumit vibrace při řezu, o kterých se v článku zmiňují. Pila EVERISING WH-860 stojí sice několik milionu a diamantový pilový pás WIKUS několik desítek tisící korun, ale lze to. To je problém dnešních vysokoškolských profesorů potažmo výzkumníků, vypustí nějaký nesmysl a pak se to posouvá dál, namísto aby to první konzultovali s lidmi, kteří se zabývají problematikou v dané věci, ale oni jsou ti nejchytřejší, nebo ne. Reaguji, protože článek vypadá věrohodně, ale bohužel není, asi to psal osel.

Odpovědět


Re: vysoko-prudkukční dělení

Jan Rychtář,2020-07-23 14:37:51

Myslím, že nešlo o materiál, který nelze řezat nijak. Co taky s takovou věcí, že? Ale když se zu toho udělají bojové vesty, asi nikdo nebude na bojiště jezdit s pilou EVERISING WH-860 a pilovým pásem WIKUS, aby je rozřezal. Oni vojáci by to asi ani nedovolili. Jde o to, že neprojde kulka, víte? Nebo zmiňovaný řetěz, na kolo, taky nebude potřeba ho například odpálit dynamitem. Jde oto, že se nebude tolik opotřebovávat, třeba.
Tahle věda je o základním výzkumu, praktické aplikace je o něčem jiném a teprve se bude využití hledat. Tady nejde o to, být nejchytřejší, ale nebýt osel.

Odpovědět


Re: Re: vysoko-prudkukční dělení

Bohumil S.,2020-07-23 15:50:33

Děkuji, že jste to tak vystihl :-)

Odpovědět

PDF s uplnym clankem

Jaromír Marek,2020-07-22 10:24:24

Kompletní článek ze Scientific Reports : https://www.nature.com/articles/s41598-020-65976-0.pdf

Odpovědět

Vydrží to

Tomáš Novák,2020-07-22 08:28:36

...střelu z pistole z malé vzdálenosti?

Odpovědět

Jan Křížek,2020-07-21 20:00:39

První ocelový plát je navařen pouze z boku, takže obříznout vně ve větší ploše, aby byl přístup k vnitřní vrstvě a zbytek vyklepat majzlíkem nebo rozdrtit jen plochou stranou kladiva, protože to bude křehké. Po odstranění horního plátu by to mohlo jít i diamantovým kotoučem...

Odpovědět


Re:

Petr Štěch,2020-07-24 09:31:08

A komu tím prospějete? Druhé straně?

Odpovědět


Re: Re:

Jan Křížek,2020-07-25 22:38:09

Prospěji tím Janu Křížkovi... Specifikujte druhou stranu. Pokuste se být konkrétní. Znám malou stranu, velkou stranu, ale nevím, která je ta druhá. Ta první nebo ta druhá?

Odpovědět

Podíval jsem se na video

Tomáš Černák,2020-07-21 17:30:21

A tou flexou to prořízl jak nůž máslo. Hlouběji by se nedostal ani kdyby to byl monoblok hliníku nebo oceli.

Odpovědět


Re: Podíval jsem se na video

Libor Filák,2020-07-21 18:17:49

Tak se mrkni, jak mu ubýval kotouč. Prořízl vršek, pak se dostal teprve na ten materiál.

Odpovědět


Re: Re: Podíval jsem se na video

Jan Novák9,2020-07-21 20:03:36

Zkuste si s karborundovým kotoučem řezat keramiku, třeba dlaždičku. Bude ubývat úplně stejně, neli víc. Na takové řezání je diamantový kotouč.

Odpovědět

řezání

Afadsfasd Sdfasadfsad,2020-07-21 10:19:36

Můj osobní názor je. Odřežu hliníkový plát. (udělám čtverec a vytáhnu jej) Vysypu kuličky dořežu zbytek a čau chytráci s nejodolnějším materiálem proti řezání.

Odpovědět


Re: řezání

Bohumil S.,2020-07-21 12:47:09

Že jo! To by bylo, aby se v Česku nepřišlo na to, jak se dostat do nějakého trezoru :-))

Já bych pro změnu použil gallium. Trezor nenápadně potřísním, vrátím se za pár hodin a otevřu jej plochým šroubovákem. Žádné řezání netřeba.

Odpovědět


Re: Re: řezání

Jan Novák9,2020-07-21 19:56:44

Rtuť funguje stejně a je mnohem dostupnější než galium.

Odpovědět


Re: řezání

Milan Milan,2020-07-21 19:22:09

Já to pochopil tak, že ty kuličky tam nejsou volně sypané, ale jsou zatavené v tom hliníku. Pak jen tam nic vysypat nelze.


Tento materiál lze ale klasicky tavit.


A tu odolnost proti galii zajistí jiný hlavní materiál - místo hliníku ocel.

Odpovědět


Re: Re: řezání

Bohumil S.,2020-07-21 20:46:58

Já to pochopil s těmi kuličkami stejně. Ale baví mě, jak tady už vymýšlíme, kterak proniknout přes neproříznutelný kompozit, který je ve stádiu technologické demonstrace a zatím nenalezl žádné praktické uplatnění.
Žádná mechanická zábrana není neproniknutelná. Vše je jen otázkou nástrojů a času potřebného k jejímu překonání. To dá rozum. Neprůstřelná vesta také neodolá 20mm ráži, přesto má smysl ji nosit.

Odpovědět

Proteus

Václav Škoda,2020-07-21 09:44:35

Myšlenka to špatná nebude. Materiál asi odolný.... ale: jak se z něho budou tvo výrobky? Nejde řezat,vrtat, obrobit ( ztn výroba závitu) pochybuji o tom, že bude svařitelný takže jeho budoucnost je pouze v kusových oblitcích. Navíc bude jistě křehký - hliník i keramika jsou křehké.

Odpovědět

Tresor

Milan Mácha,2020-07-21 08:59:55

Na tresory k nezaplacení! Právě mi vykradli auto .... a takovéto hybridní zpečeniny jsou lehké... geniální! Mohly by být větší a vešly by se do nich notebooky, foťák, dalekohled i s mobilama a mohli byste se jít bez obav koupat. Super už aby to bylo někde k sehnání jako desky....

Odpovědět

řezání

Milan Vnouček,2020-07-21 07:17:22

A jelikož je to "jenom" hliník tak se to bude řezat laserem :-)
Tepelná stabilita taky nebude nic moc, takže tupení vrtáku bude probíhat tak, že na břitu vznikne vlivem tření a tepla nárůstek, který ty kuličky zpevní a tím se řezná hrana zaoblí a přestane fungovat. Třískové obrábění většiny hliníkových slitin je tak jako tak vopruz už sám o sobě.
A ještě poslední poznámka: není to hybridní maleriál, ale kompozitní materiál. Stejný jako obyčejný železobeton nebo sklolaminát.

Odpovědět


Re: řezání

Jan Novák9,2020-07-21 12:22:17

Podle fotografie je to kompozit, kuličky jsou poměrně velké. Ovšem použít to na řetěz namáhaný v tahu je nesmysl.

Odpovědět


Re: Re: řezání

Viktor Šedivý,2020-07-26 23:07:59

Pokud tím nebyl míněn řetěz na přivázání kola.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace