Fruit walls and nut shells as an inspiration for the design of bio-inspired impact-resistant hierarchically structured materials
Notice bibliographique
Résumé
Until today the structuring of different types of fruit walls has been used only as an inspiration for packaging when seen from a biomimetic perspective.However, by a detailed investigation of the Macadamia nut with its tough testa, Citrus maxima, possessing a large spongy mesocarp and Cocos nucifera, having a combination of a fi brous mesocarp and a tough endocarp, it becomes evident that those structures also provide excellent biological role models for impact-and puncture-resistant materials.Both Citrus maxima and Cocos nucifera are relatively heavy, lack any aerodynamic adaptation and share the same challenge of having to withstand the impact from heights of >10 m.Conducting high-speed camera-controlled free fall experiments of Citrus maxima from 6 m height, we could demonstrate a deceleration of the fruits of 3100 m/s², which corresponds to 316 g, without any visible damage of the fruit.An analysis using cyclic quasi-static compression tests of the pericarp of Citrus maxima revealed that the material behaves constant in good approximation after the fi rst loading cycle.During the fi rst cycle, almost 75% of the energy is dissipated.The pericarp of Citrus maxima is highly visco-elastic, which causes the samples within 1 min to recover 30% of their initial deformation caused by loading to 40% strain.The mesocarp of Citrus maxima is best described as an open-pore foam with a gradual increase in the pore size.Understanding the principles of as to how combining the structure and material in biological constructions yields a fully functional protection layer will allow us to construct new lightweight bio-inspired materials of high impact and puncture resistance with a combination of high energy dissipation, benign failure and almost complete recovery from large deformations.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».