Более сильная замена карбонату кальция в сверхпрочных весах?

Так, микроструктура раковин морского ушка на 95% состоит из карбоната кальция, такого как арагонит, черепица и на 5% из связующего их органического полимера. Эта привязка изящно терпит неудачу, позволяя оболочке выдержать много ударов, прежде чем разбиться.

Этот композиционный материал примерно в 3000 раз более устойчив к растрескиванию, чем карбонат кальция, и в два раза более устойчив к растрескиванию, чем карбид бора, несмотря на высокую степень минерализации.

Источник: http://meyersgroup.ucsd.edu/papers/delete/1999/Meyers%20211.pdf .

Вдобавок ко всему, благодаря тому, как свет преломляется указанной микроструктурой, он также выглядит круто.

блестящий

Представляете, насколько безумно пуленепробиваемыми могли бы быть чешуйки/остеодермы/что бы там ни было, если бы мне удалось заменить материал «кирпичей» на что-то более прочное? Вероятно, это будет похоже на битву у острова Рамри , только с еще большим криком .

Что ж, мне еще нужно кое-что решить, но пуленепробиваемая легкая броня — хорошее начало для моих первоклассных хищников.

Однако именно здесь проявляются проблемы. Гидроксиапатит, вероятно, самый сильный минерал в организме человека, но он все же кажется довольно слабым. Я имею в виду, да, состав чешуи может варьироваться по всему телу существа, причем самые сильные покрывают голову и грудь, но они должны быть как можно прочнее.

Помимо использования ферментов, другим способом получения определенных минералов может быть метод Какёин (RERORERORERO), в основном, лизать его, пока он не исчезнет ; горные козлы тоже так делают.

Итак, какой самый прочный (высокая твердость по Виккерсу и хорошая или лучшая вязкость разрушения) минерал, который может быть получен животным (путем синтеза с помощью ферментов или жевания) и служить заменой арагонитовых кирпичиков в вышеупомянутой микроструктуре? ?

Есть ли причина, по которой весы нельзя было сделать просто из морского ушка? Как вы указали, он безумно силен и выглядит круто, и уже есть биологический механизм для его создания, хотя он сильно отличается от образования чешуи у рептилий и т. д.
@Sol Безумно сильный по сравнению с тем, из чего он сделан. Эти существа идут против огнестрельного оружия различных калибров, им нужно что-то, что действительно может их остановить.
Ты не принимаешь твердость за силу?
@DKNguyen Процитирую мой вопрос: «Итак, какой самый прочный (высокая твердость по Виккерсу и хорошая или лучшая вязкость разрушения) минерал»
@Мефистофель, я знаю. Я видел это. Я хочу сказать, что я не думаю, что твердость имеет к этому какое-то отношение. Кевлар, например, не твердый.
@DKNguyen Так и есть. В современных бронежилетах используются керамические пластины, чтобы разбить снаряд, а затем уловить осколки с помощью подложки из сверхвысокомолекулярного полиэтилена.
Я думаю, что у вас есть это в обратном порядке. Керамические пластины не должны разбивать снаряд. Керамические пластины находятся буквально там, поэтому они сами ломаются, и при этом затрачивается часть энергии. Они должны выполнять свою работу, даже если снаряд остается целым. Разбитая тарелка не является проблемой, если вы носите одноразовую одежду, но гораздо большая проблема, если эта тарелка на самом деле является частью вашего тела.
Хм, вообще-то вики говорит, что это для того, чтобы разбить снаряд. Я забыл, где я читал то, о чем я говорю.
@DKNguyen Броня танка Abrams использует рассеивание энергии как часть своего механизма, а не просто силу. Он имеет несколько слоев, и один из них IIRC был своего рода сеткой (это может быть то, что в вики-статье называется матрицей ). Это заставило меня задуматься о том, как кольчуга рассеивает энергию удара.
@KorvinStarmast У вас двоих все наоборот. Пластины из сверхвысокомолекулярного полиэтилена могут остановить даже .50 BMG, но бронебойный снаряд с гораздо меньшей энергией может пронестись сквозь них . ЖЕСТКИЕ керамические пластины, способные деформировать/разрушить пенетратор, необходимы, если вы планируете противостоять реальной угрозе.
Вот почему они использовали слои.
@KorvinStarmast Да, морские ушки используют их слоями.
этот разговор о механической броне кажется очень странным, но я попытаюсь вернуть его к биологической идее. Есть разные способы пробить современную броню, так же как есть разные доспехи для защиты от них, причем реактивная броня является наиболее распространенной и универсальной. А еще был бы способ пробить броню вашего зверя, возможно, нетрадиционным способом. Что используют охотники? Если оружие просто наносит сильный удар, похожий на пули, то достаточно иметь оболочку, похожую на морское ушко (особенно если вы планируете сделать ее толще).
- worldbuilding.stackexchange.com/questions/96503/… - Надеюсь, это будет полезно.

Ответы (2)

В сущности, если я правильно понимаю, вы ищете биологический материал, обладающий высокой степенью прочности. Чтобы достичь этого, мы могли бы рассмотреть некоторые очень прочные материалы, которые могли бы заменить (или, по крайней мере, конкурировать) наши стандартные пуленепробиваемые материалы. Одним из них является шелк паука . Это может быть частью белковой матрицы, наслоенной на чешуйки. Конечно, протеина перламутра здесь тоже может быть достаточно.

С другой стороны, замену карбонату кальция найти сложнее. Полимеризация является одним из ключевых моментов, так как она должна выдержать воздействие. Натяжные сети распределяют силы без фрагментации, но могут быть ослаблены повторным ударом. Возможно, какой-то процесс заживления может обеспечить дополнительную прочность вблизи поврежденных участков.

Кремнийорганические биополимеры могут создавать случайные карбиды кремния, которые также являются пуленепробиваемыми. Кремнийорганические соединения естественным образом отсутствуют в организмах, обитающих на Земле, поэтому вам придется глубоко изучить генно-инженерный аспект этой формы жизни, чтобы объяснить это.

Похоже, что была проделана некоторая работа по этому вопросу для астробиологии с использованием бактерий и мутантных ферментов. Исследователь сказал: «Мутантный фермент может генерировать не менее 20 различных кремнийорганических соединений, 19 из которых были новыми для науки». Однако никто не подумал, можно ли их использовать для пуленепробиваемого организма. Наслоение кремнийорганических соединений и белков шелка пауков (или белков перламутра) должно обеспечить довольно хорошую шкалу пуленепробиваемости, за которой стоит некоторая работа, чтобы показать биосовместимость, даже если она несколько несовершенна в кремнийорганической части вещей.

Процентное содержание карбида кремния в этих отложениях может быть изменено либо под воздействием окружающей среды (под действием кислоты или ферментов), либо внутри процесса, который избирательно вытесняет карбиды кремния в структуры отложений.

Твердость будет ниже уровней, указанных в таблице, но окружающие полимеры добавят жесткости. Что касается того, может ли карбид кремния поддерживаться в нескольких слоях, это будет зависеть от того, насколько карбид кремния обогащен этими отложениями. Процесс — это все в биологии.

Одной из возможностей может быть карбид бора , в частности кубический BC 5 , который имеет твердость по Виккерсу 71 ГПа и вязкость разрушения 9,5 МПа м ½ .

Оба из них выше, чем значения для гидроксиапатита (5 ГПа и 1,2 МПа м½ , И. Эрвас, Износостойкость стекла и гидроксиапатита: сравнительное исследование 7 методов с использованием индентора Виккерса ).

Я полагаю, что его также можно будет вырастить примерно с такой же микроструктурой, чтобы получить тот же цвет, что и оболочка на вашем изображении.

К сожалению, бор не является обычным элементом, хотя его концентрация может быть очень высока в некоторых высохших озерах и месторождениях полезных ископаемых. Но я не совсем уверен, как ваше существо могло производить кубический BC 5 , возможно, ферментативно.

Надеюсь, это поможет.

Более сильная замена карбонату кальция в сверхпрочных весах?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v