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Atom Probe Tomography Studies on the Cu(In,Ga)Se<sub>2</sub> Grain Boundaries

Compared with the existent techniques, atom probe tomography is a unique technique able to chemically characterize the internal interfaces at the ...

Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH

Many biological materials are composed of fibrils arranged according to well-ordered three-dimensional patterns. These materials often show a strong anisotropy in their properties. An essential characteristic of biological structures is their hierarchical organization from the nanometer to the millimeter scale. Lobster cuticle is a good example of this and a suitable model for studying these properties. In this study the structure of untreated as well as chemically and physically treated cuticle from the exoskeleton of the American lobster (Homarus americanus) was investigated using scanning electron microscopy. Fresh samples have been chemically decalcified and deproteinated and thermally treated to evaluate their resistance to degradation. Results showed that their structure is more complex than the commonly assumed model for arthropod cuticles. Stacked chitin-protein planes create the characteristic twisted plywood pattern found in arthropod cuticles. However, due to a well-developed pore canal system these planes are not simple arrays of parallel chitin-protein fibers. In lobster cuticle, interconnected fibers bend around the continuous lenticellate cavities of the pore canals to form a planar honeycomb-like structure. The chemically and thermally treated samples showed that the organic matrix retains its shape and structure despite the attack of chemical compounds or heat. It was also possible to study the distribution of the biominerals after the removal of the organic matrix. The observed residual structure gives a good impression of how the minerals (mainly calcite) are distributed inside the polymeric network.

The exoskeleton of the lobster Homarus americanus as an example of a smart anisotropic biological material.

Beaucoup de mat&eacute;riaux biologiques est compos&eacute;es de fibrilles dispos&eacute;es selon les mod&egrave;les en trois dimensions bien ordonn&eacute;es. Ces mat&eacute;riaux pr&eacute;sentent souvent une forte anisotropie dans leurs propri&eacute;t&eacute;s. Une caract&eacute;ristique essentielle des structures biologiques est leur organisation hi&eacute;rarchique de la nanom&egrave;tre &agrave; l&#39;&eacute;chelle du millim&egrave;tre. Homard cuticule est un bon exemple de ceci et un mod&egrave;le appropri&eacute; pour l&#39;&eacute;tude de ces propri&eacute;t&eacute;s. Dans cette &eacute;tude, la structure de la cuticule non trait&eacute;e ainsi que trait&eacute; chimiquement et physiquement de l&#39;exosquelette du homard am&eacute;ricain (Homarus americanus) a &eacute;t&eacute; &eacute;tudi&eacute;e &agrave; l&#39;aide de la microscopie &eacute;lectronique &agrave; balayage. Les &eacute;chantillons frais ont &eacute;t&eacute; chimiquement d&eacute;calcifi&eacute;es et deproteinated et trait&eacute;s thermiquement afin d&#39;&eacute;valuer leur r&eacute;sistance &agrave; la d&eacute;gradation. R&eacute;sultats ont montr&eacute; que leur structure est plus complexe que le mod&egrave;le commun&eacute;ment suppos&eacute; pour cuticules arthropodes. Avions empil&eacute; chitine-prot&eacute;ine cr&eacute;ent le motif de contreplaqu&eacute; torsad&eacute;e caract&eacute;ristique trouv&eacute; dans les cuticules arthropodes. Toutefois, en raison d&#39;un r&eacute;seau de canaux des pores bien d&eacute;velopp&eacute; ces avions ne sont pas simples tableaux de fibres parall&egrave;les chitine-prot&eacute;ine. Dans la cuticule de homard, fibres interconnect&eacute;s plient autour des cavit&eacute;s lenticell&eacute;es continues des canaux pore pour former une structure plane de type nid d&#39;abeille. Les &eacute;chantillons trait&eacute;s chimiquement et thermiquement ont montr&eacute; que la matrice organique conserve sa forme et sa structure malgr&eacute; l&#39;attaque de compos&eacute;s chimiques ou de la chaleur. Il &eacute;tait &eacute;galement possible d&#39;&eacute;tudier la distribution de la biomin&eacute;raux apr&egrave;s le retrait de la matrice organique. La structure r&eacute;siduelle observ&eacute;e donne un bon aper&ccedil;u de comment les min&eacute;raux (principalement de calcite) sont distribu&eacute;s &agrave; l&#39;int&eacute;rieur du r&eacute;seau polym&eacute;rique.

L&#39;exosquelette du homard Homarus americanus &agrave; titre d&#39;exemple d&#39;une mati&egrave;re biologique anisotrope intelligente.

Molti materiali biologici sono composte da fibrille disposte secondo i modelli tridimensionali ben ordinati. Questi materiali mostrano spesso una forte anisotropia delle loro propriet&agrave;. Una caratteristica essenziale delle strutture biologiche &egrave; la loro organizzazione gerarchica dal nanometro alla scala millimetrata. Cuticola aragosta &egrave; un buon esempio di questo e di un modello idoneo per lo studio di queste propriet&agrave;. In questo studio la struttura della cuticola non trattata cos&igrave; come trattata chimicamente e fisicamente dall&#39;esoscheletro dell&#39;astice americano (Homarus americanus) &egrave; stata studiata mediante microscopia elettronica a scansione. Campioni freschi sono stati chimicamente decalcificate e deproteinato e trattati termicamente per valutare la loro resistenza al degrado. I risultati hanno mostrato che la loro struttura &egrave; pi&ugrave; complesso rispetto al modello comunemente assunto per cuticole degli artropodi. Piani sovrapposti chitina-proteina creano il pattern caratteristico compensato contorto trovato nella cuticola degli artropodi. Tuttavia, a causa di un poro ben sviluppato sistema di canali questi piani non sono semplici matrici di fibre parallele chitina-proteina. Nella cuticola aragosta, fibre interconnesse piegano intorno le cavit&agrave; lenticellate continue dei canali a formare una struttura a nido d&#39;ape planare poro. I campioni trattati chimicamente e termicamente ha mostrato che la matrice organica mantiene la sua forma e la struttura nonostante l&#39;attacco di composti chimici o calore. Era anche possibile studiare la distribuzione della biominerals dopo la rimozione della matrice organica. La struttura residua osservata d&agrave; una buona impressione di come i minerali (principalmente calcite) sono distribuiti all&#39;interno della rete polimerica.

L&#39;esoscheletro di astice Homarus americanus come un esempio di un materiale biologico anisotropico intelligente.

Muchos materiales biol&oacute;gicos se componen de fibrillas dispuestas seg&uacute;n patrones tridimensionales bien ordenados. Estos materiales suelen mostrar una fuerte anisotrop&iacute;a en sus propiedades. Una caracter&iacute;stica esencial de las estructuras biol&oacute;gicas es su organizaci&oacute;n jer&aacute;rquica de los nan&oacute;metros para la escala milim&eacute;trica. Cut&iacute;cula de la langosta es un buen ejemplo de esto y un modelo adecuado para el estudio de estas propiedades. En este estudio se investig&oacute; la estructura de la cut&iacute;cula sin tratar y tratada qu&iacute;micamente y f&iacute;sicamente desde el exoesqueleto de la langosta americana (Homarus americanus) utilizando microscop&iacute;a electr&oacute;nica. Muestras frescas han sido qu&iacute;micamente descalcificadas y deproteinated y tratados t&eacute;rmicamente para evaluar su resistencia a la degradaci&oacute;n. Resultados mostraron que su estructura es m&aacute;s compleja que el modelo com&uacute;nmente asumido para cut&iacute;culas artr&oacute;podos. Planos apilados quitina-prote&iacute;na crean el patr&oacute;n caracter&iacute;stico de madera contrachapada trenzado encontrado en artr&oacute;podos cut&iacute;culas. Sin embargo, debido a un sistema de canal de poro bien desarrollado estos aviones no son arrays simples de fibras paralelas de prote&iacute;na de quitina. En la cut&iacute;cula de langosta, fibras interconectadas curva alrededor de las cavidades lenticellate continuas de los canales de poro para formar una estructura de panal como planar. Las muestras tratadas qu&iacute;micamente y t&eacute;rmicamente mostraron que la matriz org&aacute;nica conserva su forma y estructura a pesar del ataque de compuestos qu&iacute;micos o calor. Tambi&eacute;n fue posible estudiar la distribuci&oacute;n de los biominerales despu&eacute;s del retiro de la matriz org&aacute;nica. La estructura residual observada da una buena impresi&oacute;n de c&oacute;mo se distribuyen los minerales (principalmente Calcita) dentro de la red polim&eacute;rica.

El exoesqueleto de la langosta Homarus americanus como un ejemplo de un material biol&oacute;gico anisotr&oacute;pico inteligente.

The multi-purpose experimental endstation of beamline BL9 at the Dortmund Electron Accelerator (DELTA) is dedicated to diffraction experiments in grazing-incidence geometry, reflectivity and powder diffraction measurements. Moreover, fluorescence analysis and inelastic X-ray scattering experiments can be performed. Recently, a new set-up for small-angle and wide-angle X-ray scattering utilizing detection by means of an image-plate scanner was installed and is described in detail here. First small-angle X-ray scattering experiments on aqueous solutions of lysozyme with different cosolvents and of staphylococcal nuclease are discussed. The application of the set-up for texture analysis is emphasized and a study of the crystallographic texture of natural bio-nanocomposites, using lobster and crab cuticles as model materials, is presented.

The small-angle and wide-angle X-ray scattering set-up at beamline BL9 of DELTA.

La polyvalente endstation exp&eacute;rimentale de beamline BL9 &agrave; l&#39;acc&eacute;l&eacute;rateur &eacute;lectronique Dortmund (DELTA) est consacr&eacute;e &agrave; des exp&eacute;riences de diffraction dans les mesures de p&acirc;turage-incidence geometry, r&eacute;flectivit&eacute; et poudre de diffraction. En outre, l&#39;analyse par fluorescence et des exp&eacute;riences de diffusion in&eacute;lastiques des rayons x peuvent &ecirc;tre effectu&eacute;es. R&eacute;cemment, un nouveau mode pour les petits angles et grand angle diffusion des rayons x utilisant la d&eacute;tection au moyen d&#39;un analyseur d&#39;image-plaque a &eacute;t&eacute; install&eacute; et est d&eacute;crit en d&eacute;tail ici. Les auteurs discutent les premi&egrave;res exp&eacute;riences de diffusion de rayons x petit angle sur des solutions aqueuses de lysozyme avec diff&eacute;rents co-solvants et de staphylocoque nucl&eacute;ase. L&#39;application de la mise en place pour l&#39;analyse de texture est soulign&eacute;e et une &eacute;tude de la texture cristallographique de naturel bio-nanocomposites, utilisant les cuticules de homard et crabe comme mat&eacute;riaux de mod&egrave;les, est pr&eacute;sent&eacute;e.

Le petit angle et grand angle x-ray diffusion montage d&#39;usinage dans beamline BL9 du DELTA.

Il multi-purpose endstation sperimentale della beamline BL9 a Dortmund Electron Accelerator (DELTA) &egrave; dedicato agli esperimenti di diffrazione in misure di diffrazione geometria, riflettivit&agrave; e polvere incidenza di pascolo. Inoltre, possono essere eseguiti analisi di fluorescenza ed esperimenti di dispersione anelastici ai raggi x. Recentemente, un nuovo set-up per small-angle e grandangolare dispersione di raggi x che utilizzano il rilevamento mediante uno scanner di immagini-piastra &egrave; stato installato ed &egrave; descritto in dettaglio qui. Primi piccolo angolo radiografia spargendo gli esperimenti su soluzioni acquose di lisozima con diversi cosolventi e nucleasi stafilococcica sono discussi. L&#39;applicazione del set up per analisi della tessitura &egrave; enfatizzato e uno studio della struttura cristallografica di naturale bio-nanocompositi, utilizzando le cuticole aragosta e granchio come materiali di modello, &egrave; presentato.

Il piccolo angolo grandangolare x-ray scattering assetto e presso beamline BL9 del DELTA.

El multiuso endstation experimental de l&iacute;nea BL9 en el acelerador de electrones de Dortmund (DELTA) est&aacute; dedicada a experimentos de difracci&oacute;n en medidas de incidencia pastoreo geometr&iacute;a, reflectividad y polvo de difracci&oacute;n. Adem&aacute;s, se pueden realizar an&aacute;lisis de fluorescencia e inel&aacute;sticos experimentos de dispersi&oacute;n de rayos x. Recientemente, una nueva puesta a punto para la dispersi&oacute;n de rayos-x de &aacute;ngulo peque&ntilde;o y gran angular utilizando detecci&oacute;n mediante un esc&aacute;ner de imagen de la placa se instal&oacute; y se describe en detalle aqu&iacute;. Se discuten los primeros experimentos de dispersi&oacute;n radiograf&iacute;a de &aacute;ngulo peque&ntilde;o en soluciones acuosas de lisozima con diferentes cosolventes y Nucleasa estafiloc&oacute;cica. La aplicaci&oacute;n de la configuraci&oacute;n para el an&aacute;lisis de textura se acent&uacute;a y se presenta un estudio de la textura cristalogr&aacute;fica de nanocompuestos bio natural, usando las cut&iacute;culas de langosta y cangrejo como modelo materiales.

El &aacute;ngulo peque&ntilde;o y gran angular radiograf&iacute;a dispersi&oacute;n configuraci&oacute;n en l&iacute;nea BL9 de DELTA.

We model the elastic properties of bone at the level of mineralized collagen fibrils via step-by-step homogenization from the staggered arrangement of collagen molecules up to an array of parallel mineralized fibrils. A new model for extrafibrillar mineralization is proposed, assuming that the extrafibrillar minerals are mechanically equivalent to reinforcing rings coating each individual fibril. Our modeling suggests that no more than 30% of the total mineral content is extrafibrillar and the fraction of extrafibrillar minerals grows linearly with the overall degree of mineralization. It is shown that the extrafibrillar mineralization considerably reinforces the fibrils' mechanical properties in the transverse directions and the fibrils' shear moduli. The model predictions for the elastic moduli and constants are found to be in a good agreement with the experimental data reported in the literature.

Hierarchical modeling of the elastic properties of bone at submicron scales: the role of extrafibrillar mineralization.

Nous mod&eacute;lisons les propri&eacute;t&eacute;s &eacute;lastiques de l&#39;os au niveau des fibrilles de collag&egrave;ne min&eacute;ralis&eacute;e par homog&eacute;n&eacute;isation progressive de la disposition d&eacute;cal&eacute;e des mol&eacute;cules de collag&egrave;ne jusqu&#39;&agrave; un tableau de fibrilles min&eacute;ralis&eacute;es parall&egrave;les. Un nouveau mod&egrave;le pour la min&eacute;ralisation extrafibrillar est propos&eacute;, en supposant que les min&eacute;raux extrafibrillar sont m&eacute;caniquement &eacute;quivalentes au renforcement des anneaux chaque fibrille individuel de rev&ecirc;tement. Notre mod&eacute;lisation sugg&egrave;re que pas plus de 30 % de la teneur en min&eacute;raux totale est extrafibrillar et la fraction des extrafibrillar min&eacute;raux cro&icirc;t lin&eacute;airement avec le degr&eacute; global de min&eacute;ralisation. Il est montr&eacute; que la min&eacute;ralisation extrafibrillar renforce consid&eacute;rablement les propri&eacute;t&eacute;s m&eacute;caniques des fibrilles dans les directions transversales et modules de cisaillement des fibrilles. Les pr&eacute;dictions du mod&egrave;le pour les modules d&#39;&eacute;lasticit&eacute; et les constantes sont jug&eacute;es dans un bon accord avec les donn&eacute;es exp&eacute;rimentales rapport&eacute;es dans la litt&eacute;rature.

Mod&eacute;lisation hi&eacute;rarchique des propri&eacute;t&eacute;s &eacute;lastiques de l&#39;os &agrave; l&#39;&eacute;chelle submicronique : le r&ocirc;le de la min&eacute;ralisation de l&#39;extrafibrillar.

Abbiamo il modello delle propriet&agrave; elastiche dell&#39;osso a livello delle fibrille di collagene mineralizzato tramite omogeneizzazione passo-passo dalla disposizione sfalsata delle molecole di collagene fino a una matrice di fibrille mineralizzate parallele. Viene proposto un nuovo modello per mineralizzazione extrafibrillar, supponendo che i minerali extrafibrillar sono meccanicamente equivalenti a rivestimento ogni fibrillare singoli anelli di rinforzo. Nostra modellazione suggerisce che non pi&ugrave; del 30% del contenuto totale di minerale &egrave; extrafibrillar e la frazione di extrafibrillar minerali cresce linearmente con il complessivo grado di mineralizzazione. &Egrave; dimostrato che la mineralizzazione extrafibrillar rafforza notevolmente propriet&agrave; meccaniche dei fibrille le direzioni trasversale e moduli di taglio delle fibrille. Le previsioni di modello per i moduli elastici e le costanti si trovano ad per essere in un buon accordo con i dati sperimentali riportati in letteratura.

Modellazione gerarchica delle propriet&agrave; elastiche dell&#39;osso a submicron scale: il ruolo della mineralizzazione extrafibrillar.

Modelizamos las propiedades el&aacute;sticas de hueso en el nivel de las fibrillas de col&aacute;geno mineralizado via homogeneizaci&oacute;n paso a paso del arreglo de mol&eacute;culas de col&aacute;geno hasta una matriz escalonado de las fibrillas mineralizadas paralelas. Se propone un nuevo modelo de mineralizaci&oacute;n extrafibrillar, suponiendo que los minerales de extrafibrillar son mec&aacute;nicamente equivalentes a anillos cada fibrilla individual de la capa de refuerzo. Nuestros modelos sugieren que no m&aacute;s del 30% del contenido total de mineral es extrafibrillar y la fracci&oacute;n de minerales extrafibrillar crece linealmente con el grado general de mineralizaci&oacute;n. Est&aacute; demostrado que la mineralizaci&oacute;n de extrafibrillar refuerza considerablemente propiedades mec&aacute;nicas de las fibras en la direcci&oacute;n transversal y m&oacute;dulos de esquileo de las fibrillas. Las predicciones del modelo para los m&oacute;dulos el&aacute;sticos y constantes se encuentran a estar en un buen acuerdo con los datos experimentales, divulgados en la literatura.

Modelado jer&aacute;rquico de las propiedades el&aacute;sticas de hueso en escalas de submicron: el papel de la mineralizaci&oacute;n de extrafibrillar.

This paper reports a computational study of the indentation of a flat punch into a compressible elastic layer (with Poisson's ratio varying from 0 to 0.49) bonded to a rigid substrate. Based on the computational results and using Sneddon's solution [Sneddon IN. The relation between load and penetration in the axisymmetric Boussinesq problem for a punch of arbitrary profile. Int J Eng Sci 1965;3:47] and the asymptotic solution [Jaffar MJ. A general solution to the axisymmetric frictional contact problem of a thin bonded elastic layer. Proc Inst Mech Eng C 1997;211:549; Yang FQ. Asymptotic solution to axisymmetric indentation of a compressible elastic thin film. Thin Solid Films 2006;515:2274] as the two limits, a simple expression of the load-depth curve valid for an arbitrary ratio of the indenter radius to the thickness of the layer is obtained. Further, a correlation between indentation load and depth for a rigid flat punch indenting into linearly viscoelastic layers bonded to a rigid substrate is proposed by using the correspondence principle. Several procedures are suggested based on the results reported in this study to determine the viscoelastic properties of the layer in the time or frequency domains. The findings are verified by numerical examples. The results may facilitate the use of depth-sensing indentation tests to characterize the mechanical properties of polymeric films or functional coatings on hard substrates, and some biological materials, e.g. articular cartilage.

The use of flat punch indentation to determine the viscoelastic properties in the time and frequency domains of a soft layer bonded to a rigid substrate.

Cet article pr&eacute;sente une &eacute;tude de la mise en retrait d&#39;un poin&ccedil;on plat en une couche &eacute;lastique compressible (avec coefficient de Poisson variant de 0 &agrave; 0,49) coll&eacute; sur un support rigide. Bas&eacute; sur les r&eacute;sultats des calculs et &agrave; l&#39;aide de la solution de Sneddon [Sneddon po La relation entre la charge et la p&eacute;n&eacute;tration dans le probl&egrave;me de Boussinesq axisym&eacute;trique pour un coup de poing du profil arbitraire. Int J Eng Sci 1965 ; 03:47] et la solution asymptotique [Jaffar MJ. Une solution globale au probl&egrave;me contact axisym&eacute;trique par frottement d&#39;une fine couche &eacute;lastique sous douane. Proc Inst Mech Eng C 1997 ; 211:549 ; Yang FQ. Solution asymptotique &agrave; axisym&eacute;trique mise en retrait d&#39;un film mince &eacute;lastique compressible. Thin Solid Films 2006 ; 515:2274] comme les deux limites, on obtient une expression simple de la courbe de charge-profondeur valable pour un rapport arbitraire du rayon p&eacute;n&eacute;trateur &agrave; l&#39;&eacute;paisseur de la couche. En outre, une corr&eacute;lation entre la charge de la mise en retrait et profondeur pour un poin&ccedil;on plat rigide mise en retrait en lin&eacute;airement visco&eacute;lastique couches coll&eacute;es sur un support rigide est propos&eacute;e en utilisant le principe de correspondance. Plusieurs proc&eacute;dures sont propos&eacute;es selon les r&eacute;sultats rapport&eacute;s dans cette &eacute;tude pour d&eacute;terminer les propri&eacute;t&eacute;s visco-&eacute;lastiques de la couche dans les domaines de temps ou de fr&eacute;quence. Les r&eacute;sultats sont v&eacute;rifi&eacute;s par des exemples num&eacute;riques. Les r&eacute;sultats peuvent faciliter l&#39;utilisation de profondeur d&eacute;tection des tests de mise en retrait pour caract&eacute;riser les propri&eacute;t&eacute;s m&eacute;caniques des films polym&egrave;res ou des rev&ecirc;tements fonctionnels sur les substrats durs et certains mat&eacute;riaux biologiques, le cartilage articulaire par exemple.

L&#39;utilisation d&#39;emboutissage poin&ccedil;on plat pour d&eacute;terminer les propri&eacute;t&eacute;s visco&eacute;lastiques dans les domaines temporel et fr&eacute;quentiel d&#39;une couche souple coll&eacute; sur un support rigide.

Questa carta segnala uno studio computazionale di rientro di un punteruolo piatto in uno strato elastico comprimibile (con coefficiente di Poisson varia da 0 a 0,49) legato ad un substrato rigido. Sulla base dei risultati di calcolo e l&#39;utilizzo di soluzione di Sneddon [Sneddon IN. Il rapporto tra carico e penetrazione nel problema di Boussinesq simmetrico per un pugno di profilo arbitrario. Int J ita Sci 1965; 03.47] e la soluzione asintotica [Jaffar MJ. Una soluzione generale al problema contatto frizionale simmetrico di un sottile strato elastico legato. Proc Inst Mech Eng C 1997; 211:549; Yang FQ. Soluzione asintotica al rientro simmetrico di un film sottile elastico comprimibile. Thin Solid Films 2006; 515:2274] come i due limiti, si ottiene una semplice espressione della curva di carico-profondit&agrave; valida per un rapporto arbitrario del raggio indentatore allo spessore dello strato. Inoltre, una correlazione tra carico di rientro e profondit&agrave; per un pugno di piana rigida rientri in linearmente viscoelastico strati incollati ad un substrato rigido &egrave; proposto utilizzando il principio di corrispondenza. Diverse procedure sono suggerite sulla base dei risultati riportati in questo studio per determinare le propriet&agrave; viscoelastiche del livello nei domini tempo o frequenza. I risultati vengono verificati da esempi numerici. I risultati possono facilitare l&#39;uso del test di indentazione profondit&agrave; di rilevamento di caratterizzare le propriet&agrave; meccaniche dei film polimerici o rivestimenti funzionali su substrati duri e alcuni materiali biologici, per esempio cartilaginee.

L&#39;uso dell&#39;indentazione Punteruolo piatto per determinare le propriet&agrave; viscoelastiche nei domini del tempo e frequenza di un morbido strato incollato su un substrato rigido.

Este papel divulga un estudio computacional de la sangr&iacute;a de una troqueladora plana en una capa compresible el&aacute;stica (con el cociente de Poisson var&iacute;a de 0 a 0.49) adheridos a un sustrato r&iacute;gido. Bas&aacute;ndose en los resultados computacionales y con soluci&oacute;n de Sneddon [Sneddon pulg. La relaci&oacute;n entre carga y penetraci&oacute;n en el problema de Boussinesq axisim&eacute;trico para un golpe de perfil arbitrario. Int J Eng Sci 1965; 3:47] y la soluci&oacute;n asint&oacute;tica [Jaffar MJ. Una soluci&oacute;n general al problema contacto friccional axisim&eacute;trica de una fina capa el&aacute;stica de servidumbre. Proc Inst Mech Eng C 1997; 211:549; Yang FQ. Soluci&oacute;n asint&oacute;tica axisim&eacute;trica sangr&iacute;a de una pel&iacute;cula fina el&aacute;stica compresible. Fina s&oacute;lido pel&iacute;culas 2006; 515:2274] como los dos l&iacute;mites, se obtiene una expresi&oacute;n simple de la curva de carga de profundidad v&aacute;lida para una relaci&oacute;n arbitraria del radio penetrador al grueso de la capa. Adem&aacute;s, una correlaci&oacute;n entre la carga de indentaci&oacute;n y profundidad para una troqueladora plana r&iacute;gida sangr&iacute;a en linealmente viscoel&aacute;stico capas adheridas a un sustrato r&iacute;gido se propone usando el principio de la correspondencia. Varios procedimientos se sugieren basado en los resultados reportados en este estudio para determinar las propiedades viscoel&aacute;sticas de la capa en los dominios de tiempo o frecuencia. Los resultados son verificados por ejemplos num&eacute;ricos. Los resultados pueden facilitar el uso de pruebas de indentaci&oacute;n detecci&oacute;n de profundidad para caracterizar las propiedades mec&aacute;nicas de pel&iacute;culas polim&eacute;ricas o revestimientos funcionales sobre sustratos duros y algunos materiales biol&oacute;gicos, cart&iacute;lago articular por ejemplo.

El uso de sangr&iacute;a de troqueladora plana para determinar las propiedades viscoel&aacute;sticas en los dominios del tiempo y la frecuencia de una suave capa adheridos a un sustrato r&iacute;gido.

Une &eacute;tude approfondie de la contrainte de cisaillement dans le r&eacute;seau de la m&eacute;thode de Boltzmann est fournie. Via standard multi-&eacute;chelles Chapman-Enskog expansion, nous &eacute;tudions la d&eacute;pendance de l&#39;erreur dans la contrainte de cisaillement sur la r&eacute;solution des grilles montrant que la contrainte de cisaillement obtenue par le treillis m&eacute;thode Boltzmann est de second ordre pr&eacute;cis. Cette convergence, cependant, est habituellement g&acirc;t&eacute;e par les conditions aux limites. Il est &eacute;galement &eacute;tudi&eacute; quelle valeur du param&egrave;tre relaxation minimise l&#39;erreur. En outre, pour les simulations en utilisant des conditions limites de vitesse, une augmentation artificielle de la masse est souvent observ&eacute;e. Il s&#39;agit d&#39;une cons&eacute;quence de la compressibilit&eacute; du fluide de Boltzmann treillis. Nous avons &eacute;tudier cette question et d&eacute;river une expression analytique pour la d&eacute;pendance temporelle de la densit&eacute; du fluide en fonction du nombre de Reynolds, nombre de Mach et un facteur g&eacute;om&eacute;trique pour le cas d&#39;un &eacute;coulement de Poiseuille dans un canal rectangulaire en trois dimensions. Comparaison de l&#39;expression analytique avec les r&eacute;sultats du r&eacute;seau accord excellent pr&eacute;sente des simulations de Boltzmann.

Contrainte de cisaillement en treillis des simulations de Boltzmann.

A thorough study of shear stress within the lattice Boltzmann method is provided. Via standard multiscale Chapman-Enskog expansion we investigate the dependence of the error in shear stress on grid resolution showing that the shear stress obtained by the lattice Boltzmann method is second-order accurate. This convergence, however, is usually spoiled by the boundary conditions. It is also investigated which value of the relaxation parameter minimizes the error. Furthermore, for simulations using velocity boundary conditions, an artificial mass increase is often observed. This is a consequence of the compressibility of the lattice Boltzmann fluid. We investigate this issue and derive an analytic expression for the time dependence of the fluid density in terms of the Reynolds number, Mach number, and a geometric factor for the case of a Poiseuille flow through a rectangular channel in three dimensions. Comparison of the analytic expression with results of lattice Boltzmann simulations shows excellent agreement.

Shear stress in lattice Boltzmann simulations.

Uno studio approfondito della sollecitazione di taglio all&#39;interno del reticolo Metodo Boltzmann &egrave; fornito. Via standard multiscala Chapman-Enskog espansione indaghiamo la dipendenza dell&#39;errore nella sollecitazione di taglio su risoluzione griglia mostrando che la sollecitazione di taglio ottenuta mediante il reticolo Metodo Boltzmann &egrave; secondo ordine preciso. Questa convergenza, tuttavia, di solito &egrave; viziata dalle condizioni al contorno. Esso &egrave; anche indagato quale valore del parametro di rilassamento riduce al minimo l&#39;errore. Inoltre, per simulazioni utilizzando condizioni di limite di velocit&agrave;, un aumento di massa artificiale &egrave; osservato spesso. Questa &egrave; una conseguenza della compressibilit&agrave; del reticolo fluido di Boltzmann. Abbiamo indagare su questo problema e derivare un&#39;espressione analitica per la dipendenza dal tempo della densit&agrave; del fluido in termini di numero di Reynolds, numero di Mach e un fattore geometrico per il caso di un flusso di Poiseuille attraverso un canale rettangolare in tre dimensioni. Confronto dell&#39;espressione analitica con risultati della grata eccellente accordo di Boltzmann simulazioni spettacoli.

Shear stress nel reticolo simulazioni di Boltzmann.

Se proporciona un estudio exhaustivo de la tensi&oacute;n de esquileo en el enrejado del m&eacute;todo de Boltzmann. Mediante expansi&oacute;n de Chapman-Enskog multiescala est&aacute;ndar investigamos la dependencia del error en la tensi&oacute;n de esquileo en resoluci&oacute;n de cuadr&iacute;cula, demostrando que la tensi&oacute;n de esquileo obtenida por el m&eacute;todo de Boltzmann de enrejado es segundo orden exacto. Sin embargo, esta convergencia, generalmente es estropeada por las condiciones de l&iacute;mite. Tambi&eacute;n se investiga qu&eacute; valor del par&aacute;metro de relajaci&oacute;n reduce al m&iacute;nimo el error. Adem&aacute;s, para las simulaciones utilizando condiciones de l&iacute;mite de velocidad, a menudo se observa un aumento de masivo artificial. Esto es una consecuencia de la compresibilidad del entramado fluido de Boltzmann. Investigamos este tema y obtener una expresi&oacute;n anal&iacute;tica para la dependencia del tiempo de la densidad del fluido en t&eacute;rminos del n&uacute;mero de Reynolds, n&uacute;mero de Mach y un factor geom&eacute;trico para el caso de un flujo de Poiseuille a trav&eacute;s de un canal rectangular en tres dimensiones. Comparaci&oacute;n de la expresi&oacute;n anal&iacute;tica con resultados de enrejado acuerdo excelente de espect&aacute;culos de simulaciones de Boltzmann.

La tensi&oacute;n de esquileo en enrejado simulaciones de Boltzmann.

Revealing the design principles of high-performance biological composites using ab initio and multiscale simulations: the example of lobster cuticle.

R&eacute;v&eacute;ler les principes de conception de haute performance biologiques composites utilisant des simulations ab initio et multi-&eacute;chelle : l&#39;exemple de la cuticule de homard.

Rivelando i principi di progettazione di compositi biologici ad alte prestazioni utilizzando ab initio e multiscala simulazioni: l&#39;esempio della cuticola aragosta.

Revelando los principios de dise&ntilde;o de alto rendimiento de compuestos biol&oacute;gicos mediante simulaciones de ab initio y multiescala: el ejemplo de la cut&iacute;cula de la langosta.

Arthropoda, which represent nearly 80% of all known animal species, are protected by an exoskeleton formed by their cuticle. The cuticle represents a hierarchically structured multifunctional biocomposite based on chitin and proteins. Some groups, such as Crustacea, reinforce the load-bearing parts of their cuticle with calcite. As the calcite sometimes contains Mg it was speculated that Mg may have a stiffening impact on the mechanical properties of the cuticle (Becker et al., Dalton Trans. (2005) 1814). Motivated by these facts, we present a theoretical parameter-free quantum-mechanical study of the phase stability and structural and elastic properties of Mg-substituted calcite crystals. The Mg-substitutions were chosen as examples of states that occur in complex chemical environments typical for biological systems in which calcite crystals contain impurities, the role of which is still the topic of debate. Density functional theory calculations of bulk (Ca,Mg)COâ‚ƒ were performed employing 30-atom supercells within the generalized gradient approximation as implemented in the Vienna Ab-initio Simulation Package. Based on the calculated thermodynamic results, low concentrations of Mg atoms are predicted to be stable in calcite crystals in agreement with experimental findings. Examining the structural characteristics, Mg additions nearly linearly reduce the volume of substituted crystals. The predicted elastic bulk modulus results reveal that the Mg substitution nearly linearly stiffens the calcite crystals. Due to the quite large size-mismatch of Mg and Ca atoms, Mg substitution results in local distortions such as off-planar tilting of the COâ‚ƒÂ²â» group.

Ab initio study of thermodynamic, structural, and elastic properties of Mg-substituted crystalline calcite.

Arthropoda, qui repr&eacute;sentent pr&egrave;s de 80 % des esp&egrave;ces animales connues, sont prot&eacute;g&eacute;s par un exosquelette form&eacute; par leur cuticule. La cuticule repr&eacute;sente un biocomposite multifonctionnel hi&eacute;rarchiquement structur&eacute;e bas&eacute;e sur la chitine et de prot&eacute;ines. Certains groupes, comme les crustac&eacute;s, renforcent les parties porteuses de leur cuticule avec calcite. Comme la calcite contient parfois Mg il a &eacute;t&eacute; sp&eacute;cul&eacute; que Mg peut avoir un impact de renfort sur les propri&eacute;t&eacute;s m&eacute;caniques de la cuticule (Becker et al., trad. de Dalton (2005) 1814). Motiv&eacute;s par ces faits, nous pr&eacute;sentons une &eacute;tude th&eacute;orique de la m&eacute;canique quantique non param&eacute;triques de la phase de stabilit&eacute; et structurels et &eacute;lastique des propri&eacute;t&eacute;s des cristaux de calcite Mg-substitu&eacute;s. Les substitutions de Mg ont &eacute;t&eacute; choisies comme exemples d&#39;&Eacute;tats qui se produisent dans des environnements complexes chimiques typiques pour les syst&egrave;mes biologiques, dans laquelle les cristaux de calcite contiennent des impuret&eacute;s, dont le r&ocirc;le est toujours le sujet du d&eacute;bat. Calculs de th&eacute;orie de la fonctionnelle de densit&eacute; de vrac (Ca, Mg) CO&#x2083; ont &eacute;t&eacute; r&eacute;alis&eacute;es en employant des orages supercellulaires 30 atomes au sein de l&#39;approximation du gradient g&eacute;n&eacute;ralis&eacute; tel qu&#39;impl&eacute;ment&eacute; dans le logiciel de Simulation de Vienne Ab-initio. Bas&eacute; sur les r&eacute;sultats calcul&eacute;s thermodynamiques, faibles concentrations d&#39;atomes Mg sont pr&eacute;vues pour &ecirc;tre stable en cristaux de calcite en accord avec les r&eacute;sultats exp&eacute;rimentaux. Examen des caract&eacute;ristiques structurelles, ajouts de Mg a presque lin&eacute;airement r&eacute;duisent le volume des cristaux substitu&eacute;s. Les r&eacute;sultats du module pr&eacute;dit vrac &eacute;lastique r&eacute;v&egrave;lent que la substitution de Mg raidit presque lin&eacute;airement les cristaux de calcite. En raison de la disparit&eacute; de taille assez grande d&#39;atomes Mg et Ca, Mg donnent des distorsions locales comme hors-planar inclinaison du groupe CO&#x2083;&sup2;&#x207B;.

&Eacute;tude du ab initio des propri&eacute;t&eacute;s thermodynamiques, structurales et &eacute;lastiques de calcite cristalline Mg-substitu&eacute;s.

Arthropoda, che rappresentano quasi l&#39;80% di tutte le specie animali conosciute, sono protetti da un esoscheletro formato da loro cuticola. La cuticola rappresenta un biocomposite multifunzionale gerarchicamente strutturata sulla base di chitina e proteine. Alcuni gruppi, come crostacei, rafforzano le parti portanti della loro cuticola con calcite. Come la calcite, a volte contiene Mg si era ipotizzato che Mg possono avere un impatto di irrigidimento sulle propriet&agrave; meccaniche della cuticola (Becker et al., trad. Dalton (2005) 1814). Motivati da questi fatti, vi presentiamo uno studio teorico senza parametro quantum-meccanico della fase di stabilit&agrave; e strutturali ed elastico propriet&agrave; dei cristalli di calcite Mg-sostituiti. Le sostituzioni di Mg sono stati scelti come esempi di Stati che si verificano in ambienti complessi chimici tipici per sistemi biologici in cui cristalli di calcite contengono impurit&agrave;, il ruolo di cui &egrave; ancora oggetto di discussione. I calcoli di teoria del funzionale della densit&agrave; di massa (Ca, Mg) CO&#x2083; sono stati eseguiti impiegando 30-atomo supercelle entro il ravvicinamento gradiente generalizzato come &egrave; implementato nel pacchetto di simulazione Ab-initio di Vienna. Basandosi sui risultati calcolati termodinamici, basse concentrazioni di atomi di Mg sono previsti per essere stabile in cristalli di calcite in accordo con i risultati sperimentali. Esaminando le caratteristiche strutturali, aggiunte Mg quasi linearmente riducono il volume dei cristalli sostituiti. I risultati del modulo predetto massa elastica rivelano che la sostituzione di Mg si irrigidisce quasi linearmente i cristalli di calcite. A causa di disadattamento dimensione abbastanza grande di atomi di Mg e Ca, sostituzione di Mg provoca distorsioni locali come off-planar inclinazione del gruppo CO&#x2083;&sup2;&#x207B;.

Studio di ab initio delle propriet&agrave; termodinamiche, strutturali ed elastico di calcite cristallina Mg-sostituiti.

Arthropoda, que representan casi el 80% de todas las especies animales conocidas, est&aacute;n protegidos por un exoesqueleto formado por su cut&iacute;cula. La cut&iacute;cula representa un biocomposite multifuncional jer&aacute;rquicamente estructurado basado en quitina y prote&iacute;nas. Algunos grupos, como los crust&aacute;ceos, refuerzan las partes de la carga de su cut&iacute;cula con Calcita. Como la Calcita a veces contiene Mg fue especulado que Mg puede tener un impacto de rigidez en las propiedades mec&aacute;nicas de la cut&iacute;cula (Becker et al., trans. Dalton (2005) 1814). Motivados por estos hechos, presentamos un estudio te&oacute;rico del par&aacute;metro libre qu&aacute;ntum-mec&aacute;nico de la fase de estabilidad y estructural y el&aacute;stico propiedades de cristales de Calcita Mg-sustituido. Las substituciones Mg fueron elegidas como ejemplos de Estados que se producen en ambientes qu&iacute;micos complejos t&iacute;picos de sistemas biol&oacute;gicos en el que los cristales de Calcita contienen impurezas, cuya funci&oacute;n es todav&iacute;a tema de debate. C&aacute;lculos de teor&iacute;a funcional de la densidad de masa (Ca, Mg) CO&#x2083; fueron realizadas empleando superc&eacute;lulas 30-&aacute;tomo dentro de la aproximaci&oacute;n de gradiente generalizada ya implementado en el paquete de simulaci&oacute;n de Viena Ab-initio. Bas&aacute;ndose en los resultados calculados de la termodin&aacute;micos, bajas concentraciones de &aacute;tomos de Mg se predicen que sea estable en cristales de Calcita con resultados experimentales. Examinar las caracter&iacute;sticas estructurales, adiciones de Mg casi linealmente reducen el volumen de cristales sustituidos. Los resultados del m&oacute;dulo prevista a granel el&aacute;stico revelan que la sustituci&oacute;n del Mg casi linealmente endurece los cristales de Calcita. Debido al muy grande desajuste de tama&ntilde;o de los &aacute;tomos de Mg y Ca, sustituci&oacute;n de Mg produce distorsiones locales como inclinaci&oacute;n off-planar del grupo CO&#x2083;&sup2;&#x207B;.

Estudio de propiedades termodin&aacute;micas, estructurales y el&aacute;sticos de calcita cristalina Mg-sustituido en ab initio.

We investigate the wetting behavior of liquid droplets on rough hydrophobic substrates for the case of droplets that are of comparable size to the surface asperities. Using a simple three-dimensional analytical free-energy model, we have shown in a recent letter [M. Gross, F. Varnik, and D. Raabe, EPL 88, 26002 (2009)] that, in addition to the well-known Cassie-Baxter and Wenzel states, there exists a further metastable wetting state where the droplet is immersed into the texture to a finite depth, yet not touching the bottom of the substrate. Due to this new state, a quasistatically evaporating droplet can be saved from going over to the Wenzel state and instead remains close to the top of the surface. In the present paper, we give an in-depth account of the droplet behavior based on the results of extensive computer simulations and an improved theoretical model. In particular, we show that releasing the assumption that the droplet is pinned at the outer edges of the pillars improves the analytical results for larger droplets. Interestingly, all qualitative aspects, such as the existence of an intermediate minimum and the "reentrant transition," remain unchanged. We also give a detailed description of the evaporation process for droplets of varying sizes. Our results point out the role of droplet size for superhydrophobicity and give hints for achieving the desired wetting properties of technically produced materials.

Small droplets on superhydrophobic substrates.

Nous &eacute;tudions le comportement de mouillage de gouttelettes liquides sur des substrats hydrophobes rugueuses pour le cas de gouttelettes qui sont de taille comparable aux surfaces asp&eacute;rit&eacute;s. &Agrave; l&#39;aide d&#39;un simple mod&egrave;le tridimensionnel d&#39;&eacute;nergie libre analytique, nous avons montr&eacute; dans une lettre r&eacute;cente [M. Gross, Varnik F. et d. Raabe, EPL 88, 26002 (2009)] que, outre les &Eacute;tats bien connus de Cassie-Baxter et Wenzel, il existe un &eacute;tat m&eacute;tastable pipi au plus loin o&ugrave; la goutte est immerg&eacute;e dans la texture &agrave; une profondeur finie, encore, ne pas toucher le fond du substrat. En raison de ce nouvel &Eacute;tat, une gouttelette quasistatically &eacute;vaporation peut &ecirc;tre sauv&eacute;e de d&eacute;passer l&#39;&eacute;tat Wenzel et au lieu de cela reste proche de la surface de la table. Dans le pr&eacute;sent document, nous donnons un compte approfondi du comportement gouttelette bas&eacute; sur les r&eacute;sultats de simulations informatiques vastes et un mod&egrave;le th&eacute;orique am&eacute;lior&eacute;. En particulier, nous montrons que lib&eacute;rant l&#39;hypoth&egrave;se que la goutte est &eacute;pingl&eacute;e &agrave; la p&eacute;riph&eacute;rie des piliers am&eacute;liore les r&eacute;sultats des analyses des gouttelettes plus grosses. Fait int&eacute;ressant, tous les aspects qualitatifs, tels que l&#39;existence d&#39;un minimum d&#39;interm&eacute;diaire et de la &quot;transition r&eacute;entrante &raquo;, restent inchang&eacute;s. Nous donnons &eacute;galement une description d&eacute;taill&eacute;e de l&#39;&eacute;vaporation des gouttelettes de diff&eacute;rentes tailles. Nos r&eacute;sultats soulignent le r&ocirc;le de la taille des gouttelettes pour superhydrophobicity et donnent des conseils pour obtenir les propri&eacute;t&eacute;s de mouillage d&eacute;sir&eacute; de techniquement produit des mat&eacute;riaux.

Petites gouttelettes sur substrats superhydrophobes.

Indaghiamo il comportamento di bagnabilit&agrave; di goccioline di liquide su substrati idrofobici ruvidi per il caso di goccioline che sono di dimensioni comparabili per le asperit&agrave; superficiali. Utilizzando un modello tridimensionale della energia libera analitico, abbiamo dimostrato in una recente lettera [M. Gross, Varnik F. e d. Raabe, EPL 88, 26002 (2009)] che, oltre ai ben noti, Cassie-Baxter e Wenzel, esiste un ulteriore metastabile bagnante stato dove la gocciolina &egrave; immerso nella trama a una profondit&agrave; finita, ma non toccare la parte inferiore del substrato. A causa di questo nuovo stato, una goccia di quasistatically evaporazione pu&ograve; essere salvata da andare oltre allo stato Wenzel e invece rimane vicino alla parte superiore della superficie. Nel presente documento, diamo un account approfondito del comportamento gocciolina basato sui risultati delle simulazioni al computer ampia e un modello teorico migliorato. In particolare, ci mostra che rilasciando il presupposto che la gocciolina &egrave; bloccato ai bordi esterni dei pilastri migliora i risultati analitici per le goccioline pi&ugrave; grandi. Curiosamente, tutti gli aspetti qualitativi, come l&#39;esistenza di un minimo intermedio e la &quot;transizione rientrante&quot;, rimangono invariati. Diamo anche una descrizione dettagliata del processo di evaporazione di goccioline di varie dimensioni. I nostri risultati sottolineare il ruolo della dimensione delle gocce per superhydrophobicity e dare suggerimenti per raggiungere le propriet&agrave; di bagnabilit&agrave; desiderata di tecnicamente prodotto materiali.

Piccole goccioline su substrati superidrofobi.

Investigamos el comportamiento de la adherencia de soldadura de gotitas l&iacute;quidas sobre sustratos hidrof&oacute;bicos &aacute;speros para el caso de las gotitas que son de tama&ntilde;o comparable a las asperezas superficiales. Utilizando un modelo anal&iacute;tico tridimensional simple de la energ&iacute;a libre, hemos demostrado en una carta reciente [M. Gross, F. Varnik y D. Raabe, EPL 88, 26002 (2009)] que, adem&aacute;s de los conocidos Estados Cassie-Baxter y Wenzel, existe un estado m&aacute;s metaestable mojado donde la gota se sumerge en la textura a una profundidad finita, pero sin tocar el fondo del sustrato. Debido a este nuevo estado, una gota de quasistatically evaporaci&oacute;n puede guardarse de pasarse al estado Wenzel y permanece en su lugar cerca de la parte superior de la superficie. En el presente trabajo, le damos una fondo por cuenta del comportamiento de gota basado en los resultados de simulaciones de computadora extenso y un modelo te&oacute;rico mejorado. En particular, mostramos que liberando la suposici&oacute;n de que la gota se cubri&oacute; en los bordes exteriores de los pilares mejora los resultados anal&iacute;ticos para gotas m&aacute;s grandes. Curiosamente, todos los aspectos cualitativos, como la existencia de un m&iacute;nimo intermedio y la &quot;transici&oacute;n reentrante,&quot; permanecen inalterados. Tambi&eacute;n le damos una descripci&oacute;n detallada del proceso de evaporaci&oacute;n de gotitas de diferentes tama&ntilde;os. Nuestros resultados se&ntilde;alan el papel del tama&ntilde;o de la gota para superhydrophobicity y dan consejos para lograr las propiedades humectantes deseada de t&eacute;cnicamente la producci&oacute;n de materiales.

Peque&ntilde;as gotitas sobre sustratos superhidr&oacute;fobos.

This study is about the microstructural evolution of TiAlN/CrN multilayers (with a Ti:Al ratio of 0.75:0.25 and average bilayer period of 9 nm) upon thermal treatment. Pulsed laser atom probe analyses were performed in conjunction with transmission electron microscopy and X-ray diffraction. The layers are found to be thermally stable up to 600 Â°C. At 700 Â°C TiAlN layers begin to decompose into Ti- and Al-rich nitride layers in the out-of-plane direction. Further increase in temperature to 1000 Â°C leads to a strong decomposition of the multilayer structure as well as grain coarsening. Layer dissolution and grain coarsening appear to begin at the surface. Domains of AlN and TiCrN larger than 100 nm are found, together with smaller nano-sized AlN precipitates within the TiCrN matrix. Fe and V impurities are detected in the multilayers as well, which diffuse from the steel substrate into the coating along columnar grain boundaries.

Thermal stability of TiAlN/CrN multilayer coatings studied by atom probe tomography.

Cette &eacute;tude est l&#39;&eacute;volution microstructurale de multicouches TiAlN/CrN (avec un ratio de Ti:Al de 0.75:0.25 et moyenne p&eacute;riode bicouche de 9 nm) par traitement thermique. Puls&eacute; sonde d&#39;atome laser analyses ont &eacute;t&eacute; r&eacute;alis&eacute;es en collaboration avec la microscopie &eacute;lectronique &agrave; transmission et diffraction des rayons x. Les couches sont trouvent &ecirc;tre thermiquement stables jusqu&#39;&agrave; 600 &deg; C. &Agrave; 700 &deg; C TiAlN couches commencent &agrave; se d&eacute;composer en calques NITRURE riches en Ti et Al dans le sens de hors-plan. Nouvelle augmentation de la temp&eacute;rature &agrave; 1000 &deg; C conduit &agrave; une forte d&eacute;composition de structure multicouche et le grossissement des grains. Dissolution de la couche et le grossissement des grains apparaissent d&#39;abord &agrave; la surface. Domaines de l&#39;AlN et TiCrN plus grand que 100 nm se trouvent, ainsi que de plus petites taille nanom&eacute;trique AlN pr&eacute;cipit&eacute;s au sein de la matrice TiCrN. Impuret&eacute;s Fe et V sont d&eacute;tect&eacute;es dans les multicouches, qui r&eacute;pandent le substrat en acier dans le rev&ecirc;tement le long des limites des grains colonnaires.

Stabilit&eacute; thermique des rev&ecirc;tements multicouches TiAlN/CrN, &eacute;tudi&eacute; par tomographie sonde atom.

Questo studio &egrave; l&#39;evoluzione microstrutturale del CrN/TiAlN multistrato (con un rapporto di Ti:Al di 0.75:0.25 e medio periodo di doppio strato di 9 nm) previo trattamento termico. Pulsata sonda atomo laser analisi sono state effettuate in concomitanza con la microscopia elettronica di trasmissione e diffrazione dei raggi x. Gli strati si trovano ad per essere termicamente stabile fino a 600 &deg; C. A 700 &deg; C TiAlN strati iniziano a scomporre in strati di nitruro Ti e Al ricco in direzione fuori del piano. Ulteriore aumento della temperatura a 1000 &deg; C porta ad una forte decomposizione della struttura multistrato cos&igrave; come ingrossamento del grano. Strato dissoluzione e grana grossa sembrano iniziare alla superficie. Domini di AlN e TiCrN pi&ugrave; grandi di 100 nm si trovano, insieme a piccole dimensioni nanometriche AlN precipitati all&#39;interno della matrice TiCrN. Impurit&agrave; Fe e V sono rilevate in multistrati pure, che diffondono dal substrato in acciaio nel rivestimento lungo confini granulari colonnare.

Stabilit&agrave; termica di CrN/TiAlN multistrati rivestimenti studiati da tomografia sonda atomo.

Este estudio trata la evoluci&oacute;n microestructural de TiAlN/CrN multicapas (con una relaci&oacute;n de Ti:Al de 0.75:0.25 y media per&iacute;odo bicapa de 9 nm) sobre el tratamiento t&eacute;rmico. Pulsada sonda de &aacute;tomo de l&aacute;ser se analiz&oacute; junto con microscop&iacute;a electr&oacute;nica de transmisi&oacute;n y difracci&oacute;n de rayos x. Las capas se encuentran t&eacute;rmicamente estable a 600 &deg; C. A 700 &deg; C TiAlN capas empiezan a descomponer en capas de nitruro de Ti y Al rico en direcci&oacute;n hacia fuera de plano. Aumento de temperatura a 1000 &deg; C conduce a una fuerte descomposici&oacute;n de la estructura de m&uacute;ltiples capas como engrosamiento del grano. Disoluci&oacute;n de la capa y engrosamiento del grano parecen comenzar en la superficie. Dominios de AlN y TiCrN mayor de 100 nm se encuentran, junto con menores tama&ntilde;o nanom&eacute;trico AlN precipitados dentro de la matriz de TiCrN. Impurezas fe y V se detectan en los multicapas, que difunden el substrato de acero en la capa a lo largo de los l&iacute;mites de grano columnar.

Estabilidad t&eacute;rmica de TiAlN/CrN recubrimientos multicapas estudiados por tomograf&iacute;a de sonda de &aacute;tomo.

We report a newly discovered dense microstructure of dendrite-like biocalcite that is formed by marine organisms. High spatial resolution electron backscatter diffraction (EBSD) was carried out under specific analytical conditions (15 and 10 kV) on the primary layer of the modern brachiopod Gryphus vitreus. The primary layer of modern brachiopods, previously termed nanocrystalline, is formed by an array of concave/convex calcite grains with interdigitated recesses and protrusions of abutting crystals without any cavities in or between the dendrites. The interface topology of this structure ranges from a few tens of nanometres to tens of micrometres, giving a nanoscale structure to the material fabric. The dendritic grains show a spread of crystallographic orientation of several degrees and can thus be referred to as mesocrystals. Individual dendritic mesocrystals reach sizes in one dimension larger than 20 Î¼m. The preferred crystallographic orientation is similar in the primary and adjacent fibrous shell layers, even though these two layers show completely different crystal morphologies and grain boundary topologies. This observation indicates that two separate control mechanisms are active when the primary and the fibrous shell layers are formed. We propose a growth model for the interdigitated dendritic calcite grain structure based on a precursor of vesicles filled with amorphous calcium carbonate (ACC).

Interdigitating biocalcite dendrites form a 3-D jigsaw structure in brachiopod shells.

Nous rapportons une microstructure dense nouvellement d&eacute;couverte de dendrite-comme biocalcite qui est form&eacute; par les organismes marins. Diffraction d&#39;une r&eacute;solution spatiale &eacute;lev&eacute;e &eacute;lectrons r&eacute;trodiffus&eacute;s (EBSD) a &eacute;t&eacute; r&eacute;alis&eacute;e dans des conditions analytiques sp&eacute;cifiques (15 et 10 kV) sur la couche primaire de la vitreus moderne de Gryphus brachiopodes. La couche primaire de brachiopodes modernes, pr&eacute;c&eacute;demment appel&eacute; nanocristallin, est form&eacute;e par un tableau des grains de calcite concave/convexe avec &eacute;videments interdigit&eacute;es et saillies d&#39;attenante &agrave; cristaux sans n&#39;importe quel cavit&eacute;s dans ou entre les dendrites. La topologie de l&#39;interface de cette structure varie de quelques dizaines de nanom&egrave;tres &agrave; quelques dizaines de microm&egrave;tres, ce qui donne une structure nanom&eacute;trique pour le tissu mat&eacute;riel. Les grains dendritiques montrent une propagation de l&#39;orientation cristallographique de plusieurs degr&eacute;s et peuvent donc &ecirc;tre appel&eacute;s mesocrystals. Mesocrystals dendritiques individuels atteignent des montants dans une dimension de plus de 20 &micro;m. L&#39;orientation cristallographique pr&eacute;f&eacute;rentielle est similaire dans les couches de la coque fibreuse primaire et &agrave; c&ocirc;t&eacute;, m&ecirc;me si ces deux couches montrent grain et morphologies crystal compl&egrave;tement diff&eacute;rentes topologies de limite. Cette observation indique que les deux m&eacute;canismes de contr&ocirc;le distinct sont actives lorsque les primaires et les couches de la coque fibreuse sont constitu&eacute;s. Nous proposons un mod&egrave;le de croissance pour la structure de grains de calcite dendritiques interdigit&eacute;es bas&eacute;e sur un pr&eacute;curseur des v&eacute;sicules remplies avec du carbonate de calcium amorphe (ACC).

Interdigit&eacute;es biocalcite dendrites forment une structure 3D puzzle en coquilles de brachiopodes.

Riportiamo una recente scoperta densa microstruttura del dendrite-come biocalcite che &egrave; formata da organismi marini. Diffrazione da retrodiffusione dell&#39;alta risoluzione spaziale elettrone (EBSD) &egrave; stata effettuata sotto specifiche condizioni analitiche (15 e 10 kV) sul livello primario della moderna in vitreus Gryphus brachiopod. Lo strato primario della moderne brachiopodi, precedentemente definito nanocristallino, &egrave; formato da una matrice dei grani di calcite concava/convessa con interdigitating rientranze e sporgenze di adiacenti cristalli senza nessuna cavit&agrave; in o tra i dendriti. La topologia di interfaccia di questa struttura varia da poche decine di nanometri a decine di micrometri, dando una struttura su scala nanometrica per il tessuto materiale. I grani dendritico mostrano una diffusione di orientamento cristallografico di parecchi gradi e quindi possono essere indicati come mesocrystals. Mesocrystals dendritiche individuali raggiungono dimensioni in una dimensione pi&ugrave; grande di 20 &mu;m. L&#39;orientamento cristallografico preferito &egrave; simile negli strati del guscio fibroso primario e adiacenti, anche se questi due strati Visualizza grano e morfologie di cristallo completamente diverse topologie di contorno. Questa osservazione indica che due meccanismi di controllo separata sono attive quando il primario e gli strati guscio fibroso sono formati. Vi proponiamo un modello di crescita per la struttura del grano di calcite dendritiche interdigitating basato su un precursore delle vescicole riempito di carbonato di calcio amorfo (ACC).

Dendriti biocalcite interdigitating formano una struttura 3D puzzle in conchiglie brachiopod.

Divulgamos una microestructura densa reci&eacute;n descubierta de la dendrita-como biocalcite que est&aacute; formado por organismos marinos. Difracci&oacute;n de rayos de electrones de alta resoluci&oacute;n espacial (EBSD) se llev&oacute; a cabo bajo condiciones anal&iacute;ticas espec&iacute;ficas (15 y 10 kV) en la capa principal de la moderna brachiopod Gryphus vitreus. La capa principal de braqui&oacute;podos modernos, anteriormente denominado nanocristalinos, est&aacute; formada por una gran variedad de granos de Calcita c&oacute;ncavo/convexo con hendiduras interdigitados y protuberancias de contigua a cristales sin cualquier cavidades o entre las dendritas. La topolog&iacute;a de la interfaz de esta estructura oscila entre unas pocas decenas de nan&oacute;metros a decenas de micr&oacute;metros, dando una estructura de nanoescala a la tela de material. Los granos dendr&iacute;ticos Mostrar una extensi&oacute;n de la Orientaci&oacute;n cristalogr&aacute;fica de varios grados y por lo tanto pueden ser referidos como mesocrystals. Individuales mesocrystals dendr&iacute;ticas alcanzar tama&ntilde;os en una dimensi&oacute;n mayor que 20 &mu;m. La Orientaci&oacute;n cristalogr&aacute;fica preferida es similar en las capas de la c&aacute;scara fibrosa primaria y adyacentes, aunque estas dos capas muestran grano y morfolog&iacute;as de cristal completamente diferentes topolog&iacute;as de l&iacute;mite. Esta observaci&oacute;n indica que dos mecanismos de control independientes est&aacute;n activos cuando se forman las primarias y las capas de la c&aacute;scara fibrosa. Proponemos un modelo de crecimiento para la estructura de grano de Calcita dendr&iacute;ticas interdigitados basado en un precursor de las ves&iacute;culas con carbonato de calcio amorfo (ACC).

Interdigitating biocalcite dendritas forman una estructura de rompecabezas 3D en brachiopod c&aacute;scaras.

State-of-the-art ab initio methods constitute a solid basis of modern materials science and materials design. The theoretical research is nowadays increasingly combined with mesoscaleÂ and macroscale approaches as well as advanced experimental techniques in order to address complex multiscale and finite-temperature phenomena. The applicability of such a interdisciplinary methodology will be exemplified by our development of novel alloys for human implants, particularly the improvement of hip transplants. The progress in this field is severely hampered by a lack of suitable materials which are biocompatible in terms of non-toxicity and mechanical properties. The aim of our research has been therefore to identify metallurgical trends for non-poisonous Ti-based alloys employing quantum-mechanical calculations. Guided by the theoretical calculations of phase stability and elastic properties, selected alloys were actually melted, cast, and heat treated to a homogeneous state. The samples have been experimentally characterized by x-ray methods and electron microscopy, including crystallographic and chemical analysis, and mechanically tested using ultrasound measurements. The experimental data obtained in these experiments are in excellent agreement with theoretical predictions.

Theory-guided design of Ti-based binaries for human implants (abstract only).

&Eacute;tat-of-the-art ab initio m&eacute;thodes constituent une base solide de la science moderne des mat&eacute;riaux et la conception de mat&eacute;riaux. La recherche th&eacute;orique est aujourd&#39;hui de plus en plus associ&eacute;e &agrave; m&eacute;so-&eacute;chelle et &eacute;chelle macroscopique s&#39;approche ainsi que des techniques exp&eacute;rimentales de pointe afin de r&eacute;pondre &agrave; multi&eacute;chelle complexe et ph&eacute;nom&egrave;nes de temp&eacute;rature finie. L&#39;applicabilit&eacute; d&#39;une telle m&eacute;thodologie interdisciplinaire va &ecirc;tre illustr&eacute;e par notre d&eacute;veloppement de nouveaux alliages pour les implants humains, en particulier l&#39;am&eacute;lioration des greffes de la hanches. Les progr&egrave;s dans ce domaine sont s&eacute;v&egrave;rement entrav&eacute;e par un manque de mat&eacute;riaux appropri&eacute;s qui sont biocompatibles en termes de propri&eacute;t&eacute;s m&eacute;caniques et de non toxicit&eacute;. Le but de notre recherche a &eacute;t&eacute; donc de d&eacute;gager des tendances m&eacute;tallurgiques des alliages &agrave; base Ti atoxique employant des calculs de m&eacute;canique quantique. Guid&eacute; par les calculs th&eacute;oriques de la stabilit&eacute; de phase et des propri&eacute;t&eacute;s &eacute;lastiques, alliages s&eacute;lectionn&eacute;s ont &eacute;t&eacute; effectivement fondus, monter, et &agrave; un traitement thermique &agrave; un &Eacute;tat homog&egrave;ne. Les &eacute;chantillons ont &eacute;t&eacute; exp&eacute;rimentalement caract&eacute;ris&eacute;s par des m&eacute;thodes de rayons x et microscopie &eacute;lectronique, y compris les analyses cristallographiques et chimiques et test&eacute; m&eacute;caniquement &agrave; l&#39;aide de mesures par ultrasons. Les donn&eacute;es exp&eacute;rimentales obtenues lors de ces exp&eacute;riences sont en excellent accord avec les pr&eacute;dictions th&eacute;oriques.

Guid&eacute;e par la th&eacute;orie conception des binaires ax&eacute;s sur les Ti pour les implants humains (R&eacute;sum&eacute; seulement).

Stato-of-the-art ab initio metodi costituiscono una solida base della moderna scienza dei materiali e il design di materiali. La ricerca teorica &egrave; oggi sempre pi&ugrave; abbinata a mesoscala e macroscala si avvicina cos&igrave; come tecniche sperimentali avanzate al fine di affrontare il complesso multiscala e fenomeni di temperatura finita. L&#39;applicabilit&agrave; di una tale metodologia interdisciplinare sar&agrave; essere esemplificato dal nostro sviluppo del romanzo leghe per protesi umane, particolarmente il miglioramento dei trapianti dell&#39;anca. I progressi in questo campo sono gravemente ostacolato dalla mancanza di adeguati materiali che sono biocompatibili in termini di atossicit&agrave; e meccaniche. L&#39;obiettivo della nostra ricerca &egrave; stata quindi di identificare tendenze metallurgiche per leghe a base di Ti non velenosi che impiegano i calcoli di meccanica quantistica. Guidati dai calcoli teorici della stabilit&agrave; di fase e propriet&agrave; elastiche, leghe selezionati erano effettivamente fuso, il cast, e trattato termicamente per uno stato omogeneo. I campioni sono stati sperimentalmente caratterizzati da metodi di raggi x e microscopia elettronica, inclusa l&#39;analisi chimica e cristallografica e meccanicamente testato utilizzando le misurazioni ad ultrasuoni. I dati sperimentali ottenuti in questi esperimenti sono in ottimo accordo con le previsioni teoriche.

Progettazione guida di teoria di base Ti binari per protesi umane (solo abstract).

Estado-of-the-art ab initio m&eacute;todos constituyen una base s&oacute;lida de la moderna ciencia de los materiales y el dise&ntilde;o de materiales. La investigaci&oacute;n te&oacute;rica es hoy en d&iacute;a cada vez m&aacute;s acompa&ntilde;ada de mesoescala y macroescala se acerca as&iacute; como avanzadas t&eacute;cnicas experimentales para abordar el complejo multiescala y fen&oacute;menos de temperatura finita. La aplicabilidad de tal una metodolog&iacute;a interdisciplinaria se ejemplifica por nuestro desarrollo de nuevas aleaciones para implantes humanos, particularmente en la mejora de trasplantes de la cadera. El progreso en este campo es obstaculizado seriamente por la falta de materiales adecuados que son biocompatibles en t&eacute;rminos de propiedades no-toxicidad y mec&aacute;nicas. El objetivo de nuestra investigaci&oacute;n ha sido por lo tanto identificar tendencias metal&uacute;rgicas para aleaciones a base de Ti at&oacute;xicas empleando c&aacute;lculos de mec&aacute;nica cu&aacute;ntica. Guiados por los c&aacute;lculos te&oacute;ricos de la estabilidad de fase y propiedades el&aacute;sticas, las aleaciones fueron realmente derretidas, fundido, y a un tratamiento t&eacute;rmico a un estado homog&eacute;neo. Las muestras se han caracterizado experimentalmente por m&eacute;todos de rayos x y microscopia electr&oacute;nica, incluyendo an&aacute;lisis cristalogr&aacute;fico y qu&iacute;mico y mec&aacute;nicamente probado usando medidas de ultrasonido. Los datos experimentales obtenidos en estos experimentos son excelentes de acuerdo con las predicciones te&oacute;ricas.

Guiada por la teor&iacute;a dise&ntilde;o de binarios basadas en Ti para implantes humanos (s&oacute;lo Resumen).

There is growing evidence that the flow of driven amorphous solids is not homogeneous, even if the macroscopic stress is constant across the system. Via event-driven molecular dynamics simulations of a hard sphere glass, we provide the first direct evidence for a correlation between the fluctuations of the local volume fraction and the fluctuations of the local shear rate. Higher shear rates do preferentially occur at regions of lower density and vice versa. The temporal behavior of fluctuations is governed by a characteristic time scale, which, when measured in units of strain, is independent of shear rate in the investigated range. Interestingly, the correlation volume is also roughly constant for the same range of shear rates. A possible connection between these two observations is discussed.

Heterogeneous shear in hard sphere glasses.

Il n&#39;y a plus de preuves que le d&eacute;bit de solides amorphes conduites n&#39;est pas homog&egrave;ne, m&ecirc;me si les contraintes macroscopiques est constante dans tout le syst&egrave;me. Par l&#39;interm&eacute;diaire de simulations de dynamique mol&eacute;culaire &eacute;v&eacute;nementielle d&#39;un verre de sph&egrave;res dures, nous fournissent la premi&egrave;re preuve directe pour une corr&eacute;lation entre les fluctuations de la fraction volumique locale et les fluctuations de la vitesse de cisaillement local. Des taux plus &eacute;lev&eacute;s de cisaillement se produisent pr&eacute;f&eacute;rentiellement dans les r&eacute;gions de densit&eacute; plus faible et vice versa. Le comportement temporel des fluctuations est r&eacute;gi par une &eacute;chelle de temps caract&eacute;ristique, qui, lorsqu&#39;elle est mesur&eacute;e en unit&eacute;s de souche, est ind&eacute;pendante de la vitesse de cisaillement dans la gamme &eacute;tudi&eacute;e. Fait int&eacute;ressant, le volume de la corr&eacute;lation est &eacute;galement &agrave; peu pr&egrave;s constant pour la m&ecirc;me gamme de vitesses de cisaillement. Un lien possible entre ces deux observations est discut&eacute;.

Cisaillement h&eacute;t&eacute;rog&egrave;ne dans des verres de sph&egrave;res dures.

C&#39;&egrave; sempre pi&ugrave; evidente che il flusso di solidi amorfi guidati non &egrave; omogeneo, anche se lo stress macroscopico &egrave; costante in tutto il sistema. Attraverso simulazioni di dinamica molecolare basata sugli eventi di un vetro sfera dura, forniamo la prima prova diretta di una correlazione tra le fluttuazioni della frazione volume locale e le fluttuazioni del tasso di taglio locale. Taglio tassi pi&ugrave; elevati si verificano preferenzialmente alle regioni di densit&agrave; inferiore e viceversa. Il comportamento temporale delle fluttuazioni &egrave; governato da una scala di tempo caratteristico, che, quando misurata in unit&agrave; del ceppo, &egrave; indipendente dal tasso di taglio nell&#39;intervallo studiato. &Egrave; interessante notare che, il volume di correlazione &egrave; anche approssimativamente costante per la stessa gamma di taglio tassi. Viene discussa una possibile connessione tra queste due osservazioni.

Taglio eterogeneo in bicchieri sfera dura.

The teeth of two different shark species (Isurus oxyrinchus and Galeocerdo cuvier) and a geological fluoroapatite single crystal were structurally and chemically characterized. In contrast to dentin, enameloid showed sharp diffraction peaks which indicated a high crystallinity of the enameloid. The lattice parameters of enameloid were close to those of the geological fluoroapatite single crystal. The inorganic part of shark teeth consisted of fluoroapatite with a fluoride content in the enameloid of 3.1 wt.%, i.e., close to the fluoride content of the geological fluoroapatite single crystal (3.64 wt.%). Scanning electron micrographs showed that the crystals in enameloid were highly ordered with a special topological orientation (perpendicular towards the outside surface and parallel towards the center). By thermogravimetry, water, organic matrix, and biomineral in dentin and enameloid of both shark species were determined. Dentin had a higher content of water, organic matrix, and carbonate than enameloid but contained less fluoride. Nanoindentation and Vicker's microhardness tests showed that the enameloid of the shark teeth was approximately six times harder than the dentin. The hardness of shark teeth and human teeth was comparable, both for dentin and enamel/enameloid. In contrast, the geological fluoroapatite single crystal was much harder than both kinds of teeth due to the absence of an organic matrix. In summary, the different biological functions of the shark teeth ("tearing" for Isurus and "cutting" for Galeocerdo) are controlled by the different geometry and not by the chemical or crystallographic composition.

Structure, composition, and mechanical properties of shark teeth.

Les dents des deux esp&egrave;ces de requins diff&eacute;rentes (Isurus oxyrinchus et Galeocerdo cuvier) et d&#39;un monocristal de fluoroapatite g&eacute;ologiques ont &eacute;t&eacute; caract&eacute;ris&eacute;es structurellement et chimiquement. Contrairement &agrave; la dentine, enameloid ont montr&eacute; des pics de diffraction pointus qui indiquaient une haute cristallinit&eacute; de l&#39;enameloid. Les param&egrave;tres de la maille d&#39;enameloid &eacute;taient proches de ceux de la fluoroapatite g&eacute;ologiques monocristal. La partie inorganique des dents de requin consistait fluoroapatite avec une teneur en fluor dans l&#39;enameloid de 3,1 wt.%, c&#39;est-&agrave;-dire, &agrave; proximit&eacute; de la teneur en fluor de la fluoroapatite g&eacute;ologiques monocristal (3,64 wt.%). La microscopie &eacute;lectronique &agrave; balayage a montr&eacute; que les cristaux en enameloid re&ccedil;urent le fortement avec une orientation sp&eacute;ciale topologique (perpendiculaire vers l&#39;ext&eacute;rieur, surface et parall&egrave;le vers le centre). Par thermogravim&eacute;trie, eau, matrice organique et biomin&eacute;raux dans la dentine et enameloid de deux requins, esp&egrave;ces ont &eacute;t&eacute; d&eacute;termin&eacute;es. Dentine avait une teneur plus &eacute;lev&eacute;e de l&#39;eau, la matrice organique et carbonate qu&#39;enameloid mais contenue moins de fluorure. Les essais de microduret&eacute; nanoindentation et de Vicker a montr&eacute; que l&#39;enameloid de la dent de requin &eacute;tait environ six fois plus difficile que la dentine. La duret&eacute; des dents de requin et des dents humaines &eacute;tait comparable, &agrave; la fois pour la dentine et l&#39;&eacute;mail/enameloid. En revanche, le monocristal fluoroapatite g&eacute;ologique a &eacute;t&eacute; beaucoup plus difficile que les deux types de dents en raison de l&#39;absence d&#39;une matrice organique. En r&eacute;sum&eacute;, les diff&eacute;rentes fonctions biologiques de la dent de requin (&laquo; d&eacute;chirement &raquo; pour Isurus et &laquo; couper &raquo; pour Galeocerdo) sont de composition contr&ocirc;l&eacute;e par la g&eacute;om&eacute;trie diff&eacute;rente et non par le produit chimique ou cristallographique.

Structure, composition et propri&eacute;t&eacute;s m&eacute;caniques des dents de requin.

I denti di due specie diverse (Isurus oxyrinchus e Galeocerdo cuvier) e un singolo cristallo di fluoroapatite geologiche sono stati caratterizzati strutturalmente e chimicamente. Contrariamente alla dentina, enameloid ha mostrato picchi di diffrazione nitide che indicava un&#39;elevata cristallinit&agrave; della enameloid. I parametri reticolari di enameloid erano vicine a quelle del cristallo singolo fluoroapatite geologico. La parte inorganica dei denti di squalo consisteva di fluoroapatite con un contenuto di fluoro nel enameloid di wt.% 3.1, cio&egrave;, vicino il contenuto di fluoro del cristallo singolo fluoroapatite geologico (3,64 wt.%). Scansione microscopio ha mostrato che i cristalli in enameloid erano altamente ordinati con un speciale orientamento topologico (perpendicolare verso l&#39;esterno, superficiale e parallela verso il centro). Termogravimetria, acqua, matrice organica e biomineral nella dentina ed enameloid entrambi dello squalo sono state determinate specie. Dentina ha avuto un pi&ugrave; elevato contenuto di acqua, matrice organica e carbonato di enameloid, ma conteneva meno fluoro. Test di microdurezza nanoindentazione e di Vicker ha mostrato che il enameloid i denti di squalo era approssimativamente sei volte pi&ugrave; duro della dentina. La durezza dei denti di squalo e denti umani era paragonabile, sia per la dentina e smalto/enameloid. Al contrario, il singolo cristallo di fluoroapatite geologico &egrave; stato molto pi&ugrave; difficile che entrambi i tipi di denti a causa dell&#39;assenza di una matrice organica. In sintesi, le diverse funzioni biologiche dei denti di squalo (&quot;strappo&quot; per Isurus e &quot;taglio&quot; per Galeocerdo) sono controllati dalla geometria differente e non dal prodotto chimico o cristallografica composizione.

Article	Year
The exoskeleton of the lobster Homarus americanus as an example of a smart anisotropic biological material. Acta biomaterialia\| PubMed ID: 17208527	2007
The small-angle and wide-angle X-ray scattering set-up at beamline BL9 of DELTA. Journal of synchrotron radiation\| PubMed ID: 17435299	2007
Hierarchical modeling of the elastic properties of bone at submicron scales: the role of extrafibrillar mineralization. Biophysical journal\| PubMed ID: 18310256	2008
The use of flat punch indentation to determine the viscoelastic properties in the time and frequency domains of a soft layer bonded to a rigid substrate. Acta biomaterialia\| PubMed ID: 18722168	2009
Shear stress in lattice Boltzmann simulations. Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics\| PubMed ID: 19518377	2009
Revealing the design principles of high-performance biological composites using ab initio and multiscale simulations: the example of lobster cuticle. Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)\| PubMed ID: 20217746	2010
Ab initio study of thermodynamic, structural, and elastic properties of Mg-substituted crystalline calcite. Acta biomaterialia\| PubMed ID: 20650336	2010
Small droplets on superhydrophobic substrates. Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics\| PubMed ID: 20866238	2010
Thermal stability of TiAlN/CrN multilayer coatings studied by atom probe tomography. Ultramicroscopy\| PubMed ID: 21146308	2011
Interdigitating biocalcite dendrites form a 3-D jigsaw structure in brachiopod shells. Acta biomaterialia\| PubMed ID: 21295163	2011
Theory-guided design of Ti-based binaries for human implants (abstract only). Journal of physics. Condensed matter : an Institute of Physics journal\| PubMed ID: 21693883	2008
Heterogeneous shear in hard sphere glasses. Physical review letters\| PubMed ID: 22463672	2012
Structure, composition, and mechanical properties of shark teeth. Journal of structural biology\| PubMed ID: 22503701	2012

Dierk Raabe

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