Proceedings of the National Academy of Sciences· 2026Q1
Omnidireksiyonel Mekanik Koruma için Biyo-esinlenmiş Kumaş Mimarisi
Bioinspired fabric architecture harnessing anisotropy for omnidirectional mechanical protection
- 0atıf
- Q1SCImago
- 2026yıl
Kısa özet
Diş minesini taklit eden yeni bir biyo-esinlenmiş kumaş mimarisi, toz yatak füzyonlu kompozitlerin doğasında var olan anizotropiyi kullanarak, yönsel anizotropiyi azaltmak yerine avantaja çevirerek, uzamsal olarak homojen mekanik iyileştirme ve 1.85 kat daha yüksek özgül mukavemet ile 1.92 kat daha yüksek özgül enerji emilimi sağlıyor.
Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.
Ana noktalar
- Lif hizalamasını ve birbirine kenetlenen kübik birim hücreleri entegre eden biyo-esinlenmiş bir kumaş mimarisi geliştirildi.
- Yapı yönelimini optimize ederek yüzey takipli takviye elde edildi, homojen iyileştirme için anizotropi avantaja çevrildi.
- Vakumla sınırlama, akma sonrası deformasyonu değiştirerek mukavemeti, enerji emilimini ve geri kazanılabilirliği artırdı.
- Sınırsız referansa göre 1.85 kat daha yüksek özgül mukavemet ve 1.92 kat daha yüksek özgül enerji emilimi gösterildi.
Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.
Özet (abstract)
Powder bed fusion (PBF)-printed fiber-reinforced composites often exhibit powder-recoating-induced anisotropy, resulting in direction-dependent mechanical behavior that limits reliability under multidirectional loading. Inspired by the surface-following alignment of enamel rods in tooth enamel, we develop a fabric architecture that integrates build-orientation-controlled fiber alignment with a staggered interlocking topology of cubic unit cells. By optimizing build orientation and leveraging its shape-adaptive structural feature, this bioinspired architecture enables surface-following reinforcement, thereby harnessing anisotropy and achieving spatially uniform mechanical enhancement. Vacuum-confinement-induced jamming further enhances strength and energy absorption, while shifting the postyield response from bending-dominated deformation to friction-governed tilting of the interlocked unit cells, improving recovery ratio and overcoming the conventional trade-off between strength and recoverability. Consequently, this architecture demonstrates 1.85× higher specific strength and 1.92× higher specific energy absorption than the nonoptimized reference without vacuum confinement, ranking it among the leading lightweight load-bearing and energy-absorbing architectures. Additionally, the proposed fabric architecture delivers spatially uniform mechanical protection, a capability that remains challenging to achieve using conventional PBF-printed fiber-reinforced architectures. This work introduces a synergistic strengthening strategy that integrates structural design, process control, and external confinement. Importantly, we propose a general architecture-driven design paradigm that transforms mechanical anisotropy from a limitation into a performance advantage. The resulting fabric architecture delivers high-performance omnidirectional mechanical protection across diverse applications, such as protective casings of sensitive underwater systems and shape-adaptive protective covers.
Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2026 · DOI ↗
Ücretsiz hesapla devam et
Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.
Web'de ücretsiz devam etGoogle ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.
Telefonda:
Alan: Malzeme Mekaniği
Mechanics of MaterialsEngineering