Mechanically excellent nacre-inspired protective steel-concrete composite against hypervelocity impacts

材料科学 超高速 复合材料 复合数 射弹 结构工程 工程类 物理 冶金 热力学
作者
Yong Mei,Jinming Liu,Yuan Cui,Feng Li,Xuke Tang,Miao Sun,Ruiqiang Chi,Yongbo Zhang,Ao Zhang,Ke Chen
出处
期刊:Scientific Reports [Nature Portfolio]
卷期号:11 (1): 21930-21930 被引量:13
标识
DOI:10.1038/s41598-021-01308-0
摘要

Abstract Steel–concrete (SC) composite widely used in military defensive project is due to its impressive mechanical properties, long-lived service, and low cost. However, the growing use of hypervelocity kinetic weapons in the present war puts forward higher requirements for the anti-explosion and penetration performance of military protection engineering. Here, inspired by the special ‘brick-and-mortar’ (BM) structural feature of natural nacre, we successfully construct a nacre-inspired steel–concrete (NISC) engineering composite with 2510 kg/m 3 , possessing nacre-like lamellar architecture via a bottom-up assembling technique. The NISC engineering composite exhibits nacreous BM structural similarity, high compressive strength of 68.5 MPa, compress modulus of 42.0 GPa, Mohs hardness of 5.5, Young’s modulus of 41.5 GPa, and shear modulus of 18.4 GPa, higher than pure concrete. More interestingly, the hypervelocity impact tests reveal the penetration capability of our NISC target material is obviously stronger than that of pure concrete, enhanced up to about 46.8% at the striking velocity of 1 km/s and approximately 30.9% at the striking velocity of 2 km/s, respectively, by examining the damages of targets, the trajectories, penetration depths, and residual projectiles. This mechanically integrated enhancement can be attributed to the nacre-like BM structural architecture derived from assembling the special steel-bar array frame-reinforced concrete platelets. This study highlights a key role of nacre-like structure design in promoting the enhanced hypervelocity impact resistance of steel–concrete composites.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
田田完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
高冷小美关注了科研通微信公众号
2秒前
魔幻向薇发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
3秒前
小丽酱完成签到 ,获得积分10
4秒前
key完成签到,获得积分10
4秒前
ttt发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
5秒前
5秒前
杨婵发布了新的文献求助10
5秒前
徐嘉鸿发布了新的文献求助10
6秒前
Yuna完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
7秒前
丘比特应助Polling采纳,获得10
8秒前
kento应助Thien采纳,获得100
8秒前
刘泽民发布了新的文献求助10
8秒前
猫猫发布了新的文献求助10
8秒前
发顶刊完成签到,获得积分20
8秒前
生动越彬发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
Jasper应助Mxue采纳,获得10
8秒前
执着冬亦完成签到,获得积分10
8秒前
科研通AI5应助青柏采纳,获得10
9秒前
9秒前
桐桐应助小夏咕噜采纳,获得10
10秒前
豆豆发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
汪汪发布了新的文献求助10
10秒前
lizzie完成签到,获得积分20
10秒前
草田水发布了新的文献求助20
10秒前
在水一方应助werui采纳,获得10
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Spatial Econometrics: Spatial Autoregressive Models (World Scientific Series on Econometrics and Statistics Book 1) 1000
The Social Work Ethics Casebook(2nd,Frederic G. R) 600
Master Curve-Auswertungen und Untersuchung des Größeneffekts für C(T)-Proben - aktuelle Erkenntnisse zur Untersuchung des Master Curve Konzepts für ferritisches Gusseisen mit Kugelgraphit bei dynamischer Beanspruchung (Projekt MCGUSS) 500
A novel angiographic index for predicting the efficacy of drug-coated balloons in small vessels 500
Thomas Hobbes' Mechanical Conception of Nature 500
One Health Case Studies: Practical Applications of the Transdisciplinary Approach 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5111177
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4319430
关于积分的说明 13457835
捐赠科研通 4149833
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2273805
邀请新用户注册赠送积分活动 1275926
关于科研通互助平台的介绍 1214145