Materiales arquitectónicos resistentes a los daños inspirados en la microestructura cristalina

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería mecánica
• Mecánica de los sólidos

Sus antecedentes:

• Los materiales arquitectónicos con estructuras de nodos periódicos ofrecen diseños ligeros y propiedades únicas como las relaciones negativas de Poisson.
• Los materiales arquitectónicos convencionales, que utilizan células unitarias idénticas, sufren un colapso catastrófico debido a las bandas de tensión localizadas después de ceder.
• Este colapso posterior al rendimiento es similar a las caídas de tensión observadas en cristales únicos metálicos durante el deslizamiento de la dislocación.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar materiales arquitectónicos robustos y resistentes al daño.
• Para superar las limitaciones del colapso posterior al rendimiento en materiales arquitectónicos convencionales.
• Integrar los principios de endurecimiento metalúrgico en el diseño de materiales arquitectónicos.

Principales métodos:

• Imitando la estructura a microescala de los materiales cristalinos, incluidos los límites de los granos, los precipitados y las fases.
• Aplicación de mecanismos de endurecimiento encontrados en materiales cristalinos al diseño de materiales arquitectónicos.
• Combinando los principios de la metalurgia y la ciencia de los materiales arquitectónicos.

Principales resultados:

• Las estructuras de mesoscala inspiradas en cristales en materiales arquitectónicos son cruciales para las propiedades mecánicas.
• Los materiales arquitectónicos desarrollados demuestran una mayor robustez y tolerancia al daño.
• El enfoque permite el diseño de materiales arquitectónicos con propiedades a medida.

Conclusiones:

• Los materiales arquitectónicos se pueden hacer robustos y resistentes al daño imitando las microestructuras de los materiales cristalinos.
• La integración de los principios de endurecimiento metalúrgico ofrece un camino hacia el diseño avanzado de materiales arquitectónicos.
• Este enfoque inspirado en el cristal es tan significativo para los materiales arquitectónicos como lo es la cristalografía para las aleaciones metálicas.