| عنوان فارسی مقاله: | تحقیق پیرامون میکروساختار کوتیکول حشره و مقاومت کامپوزیت سوراخ تشکیل شده بیومیمتیک |
| عنوان انگلیسی مقاله: | Research on the microstructure of insect cuticle and the strength of a biomimetic preformed hole composite |
| دانلود مقاله انگلیسی: | برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf اینجا کلیک نمائید |
| سال انتشار | 2002 |
| تعداد صفحات مقاله انگلیسی | 4 صفحه |
| تعداد صفحات ترجمه مقاله | 11 صفحه |
| مجله | میکروسکوپ الکترونی از مواد پیشرفته |
| دانشگاه | چین |
| کلمات کلیدی | کوتیکول حشره، کمپوزیت، میکروساختار، بیونیک، سوراخ اجرا شده، مقاومت |
| نشریه الزویر | Elsevier |
فهرست مطالب:
چکیده
۱ مقدمه
۲ مشاهده میکروساختار کوتیکول حشره با تکنیک SEM
۳ ساخت و تست مقاومت کمپوزیت سوراخ اجرا شده بیومیمتیک
۴ نتایج
بخشی از ترجمه:
مقدمه
کوتیکول حشره نمونه ای از کمپوزیت طبیعی محسوب می شود، که میکروساختار آن موجب می گردد از خصوصیات مکانیکی بسیار خوبی مثل مقاومت عالی، سختی و چقرمگی در برابر شکستگی برخوردار باشد. کوتیکول حشره در طبیعت، کمپوزیتی از لامینات فیبر مسلح می باشد. فیبرها، که پلی ساکاریدی با وزن مولکولی بالا به نام چیتین هستند، در ماتریس پروتئینی تعبیه شده اند. هرچند اجزای کوتیکول به نام قند و پروتئین عموماً دارای خصوصیات مکانیکی ضعیفی هستند، اما حشره قادر به ترکیب آنها به شیوه ای منحصر به فرد برای تولید ماده ای با عملکرد بالا با میکروساختارهای بهینه شده می باشد. تحقیق پیرامون این قبیل میکروساختارها و ویژگیهای نظیر آنها اطلاعاتی ارزشمند برای بهبود کمپوزیت های فعلی و توسعه موادی با عملکرد بالا عرضه می کند.
کوتیکول یک حشره را می توان به دو بخش اصلی تقسیم نمود: اپی کوتیکول و پروکوتیکول (شکل ۱). اپی کوتیکول لایه بیرونی متشکل از موم، لیپید و پروتئین بدون فیبرهای چیتین می باشد. این لایه با ضخامت ، به عنوان یک مانع زیست محیطی عمل کرده و تاثیرکمی بر شکل یا مقاومت اعمال می نماید. پروکوتیکول ، که بخش ساختاری است ضخامتی به اندازه داشته و شکل و ثبات مکانیکی حاصل می کند. آن را همچنین می توان به اگزوکوتیکول و ایندوکوتیکول نیز تقسیم نمود که هر دو آنها حاوی فیبرهای چیتین و ماتریس پروتئینی می باشند. فیبرهای چیتین، حاوی دسته هایی از میکروفیبرها، در ماتریس پروتئینی تعبیه شده و در سری های لامین های نازک با جهات مختلف آرایش یافته اند. جهت چین فیبر در کوتیکول مورد توجه زیادی واقع شده است.
4. نتایج
میکروساختار کوتیکول حشره، که یک کمپوزیت لامیناتی فیبر مسلح طبیعی متشکل از چین های فیبرهای یکسویه تعبیه شده در ماتریس است، شباهت بسیار زیادی به ساختار کمپوزیت پلیمری مصنوعی دارد. پژوهش میکروسکوپی کوتیکول اشکال مختلف منحصر به فردی از چین ها و ساختارها را نشان می دهد که مفاهیمی جدید برای طراحی جهت فیبر و ساختار لامیناتی یا لایه ای کمپوزیت مصنوعی نشان می دهد. مجموعه نمونه هایی با سوراخ های اجرا شده با قطرهای مختلف ساخته و تست گردید. این سوراخ ها در طول پردازش و عمل آوری کمپوزیت با تکنولوژی خاصی ساخته شدند که باعث می شوند فیبرها در اطراف سوراخ به صورت پیوسته باقی بمانند.
تستهای کششی نشان می دهد که در مقایسه با موارد حاوی سوراخ های مته شده، مقاومت نمونه های حاوی سوراخ های اجرا شده به طور قابل توجهی افزایش می یابد. هرچه قطر سوراخ بزرگتر باشد، به همان میزان افزایش مقاومت میانگین نمونه ها با سوراخ های اجرا شده بیشتر می شود. این مسئله را می توان به آسیب کمتر در نمونه هایی با سوراخ های اجرا شده به خاطر پیوستگی فیبرها در اطراف سوراخ ها نسبت داد.
بخشی از مقاله انگلیسی:
Introduction
Insect cuticle is a typical example of a natural composite,the microstructure of which endows it very good mechanicalproperties, such as excellent strength, stiffness, and fracturetoughness. Insect cuticle is, in nature, a composite of fiberreinforcedlaminate. The fibers, a high-molecular weightpolysaccharide called chitin, are embedded in a proteinaceousmatrix (Rudall and Kenchington, 1973). Although thecomponents of the cuticle, sugar and protein, in general,possess poor mechanical properties, the insect is able tocombine them in a unique way to produce a high-performancematerial with highly optimized microstructures(Hepburn and Ball, 1973). The research on these microstructuresand the corresponding characteristics mayprovide valuable information for improving current compositesand developing high-performance materials.
An insect cuticle can be divided into two primarysections: epicuticle and procuticle (Hadley, 1986) (Fig. 1).Epicuticle is the outer layer, consisting mainly of wax, lipid,and protein without chitin fibers. This layer, being 0.1-0.3 |xm in thickness, acts as an environmental barrier andcontributes little to the shape or the strength. The procuticle,the structural division, about 10-100 |xm in thickness,provides shape and mechanical stability. It can be further divided into the exocuticle and the endocuticle, both ofwhich contain chitin fibers and a protein matrix. The chitinfibers, containing bundles of microfibers, are embedded in aproteinaceous matrix and arranged in a series of thin laminawith various orientations.
4. Conclusions
The microstructure of insect cuticle, a natural fiber-reinforced laminated composite, consisting of unidirectional plies of fibers embedded in a matrix, is very similar to the structure of man-made polymeric composite. Microscopic investigation to the cuticle of a Hydrophilidae indicates several unique forms of plies and structures, which provides novel concepts for the design of joint, fiber orientation, and laminated structure of man-made composite.
A set of specimens with preformed holes of different diameters were made and tested. These preformed holes were accomplished during the composite processing with a special technology making the fibers remain continuous around the hole. Tensile tests showed that, compared with those containing drilled holes, the strength of specimens containing preformed holes significantly increases. The larger the hole-diameters, the larger the increase in the average strength of the specimens with preformed holes. It can be attributed to the less damage in the specimens with preformed holes due to the continuity of fibers around the holes.
| عنوان فارسی مقاله: | تحقیق پیرامون میکروساختار کوتیکول حشره و مقاومت کامپوزیت سوراخ تشکیل شده بیومیمتیک |
| عنوان انگلیسی مقاله: | Research on the microstructure of insect cuticle and the strength of a biomimetic preformed hole composite |
خرید ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد
خرید نسخه پاورپوینت این مقاله جهت ارائه