Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Шексіз байланысқан үштік мерзімді минималды бет, көпбұрыш, бейне ойындар кейіпкері.
Infinitely connected triply periodic minimal surface
the polyhedron
the video game character
Гироид – Алан Шоунның 1970 жылы ашқан шексіз байланысқан үштік мерзімді минималды бет. Ол полимер ғылымы мен биологияда жоғары беттік ауданы бар интерфейс ретінде табиғи түрде кездеседі.
A gyroid is an infinitely connected triply periodic minimal surface discovered by Alan Schoen in 1970. It arises naturally in polymer science and biology, as an interface with high surface area.
Қолданбалар
Табиғатта өздігінен құралатын гироидтық құрылымдар белгілі бір беттік белсенді заттардың немесе липидтік мезофазалардың, сондай-ақ блок-сополимерлердің құрамында кездеседі. Типикалық АВ диблок-сополимерінің фазалық диаграммасында гироидтық фаза ламелдік және цилиндрлік фазалар арасындағы аралық көлемдік үлестерде қалыптасуы мүмкін. АВС блок-сополимерлерінде қос және кезектесетін гироидтық фазалар пайда болуы мүмкін. Мұндай өздігінен құралатын полимерлік құрылымдар тәжірибелік суперконденсаторларда, күн жасушаларының фотокатализаторларында және нанокеуекті мембраналарда қолданыс тапқан. Гироидтық мембраналық құрылымдар кейде жасушалардың ішінде табылады. Гироидтық құрылымдардың фотондық жолақтық саңылаулары бар, бұл оларды потенциалды фотондық кристалдарға айналдырады. Биологиялық құрылымдық түс беруде, мысалы, көбелек қанаттарының қабықшаларында және құстардың қауырсындарында бір гироидтық фотондық кристалдар байқалды, бұл биомиметикалық материалдарды зерттеуге серпін берді. Кейбір ағаш егесіктілерінің торлы қабықша жасушаларында кездесетін гироидтық митохондриялық мембраналар ерекше құрылымға ие, ол оптикалық функцияларды атқаруы мүмкін. 2017 жылы MIT зерттеушілері гироидтық пішіннің көмегімен графен сияқты екі өлшемді материалдарды төмен тығыздыққа, бірақ жоғары созылу беріктігіне ие үш өлшемді құрылымдық материалға айналдыру мүмкіндігін зерттеді. Кембридж университетінің ғалымдары 60 нм-ден кіші графен гироидтарының бақыланатын химиялық бумен шөгуін көрсетті. Бұл өрілген құрылымдар – ең кішкентай дербес графендік 3D құрылымдардың бірі. Олар тоқ өткізгіш, механикалық тұрақты және оңай ауыстырылатын, сонымен қатар көптеген қолдану салаларында қызығушылық тудырады. Гироидтық үлгі FDM 3D принтерін пайдалану арқылы басып шығару жылдамдығымен және қарапайымдылығымен үйлесімде жоғары беріктігіне байланысты жеңіл ішкі құрылымдарды 3D басып шығаруда да қолданылады. Берлиндегі Charité университеттік ауруханасының зерттеушілері жүргізген in silico зерттеуде егежейек сүйектің үлкен дефектісінде гироидтық архитектураны негіз ретінде пайдалану мүмкіндігі зерттелді. Гироидтық негізде регенерацияланған сүйекті дәстүрлі тіреуіш тәрізді негізбен салыстырғанда, гироидтық негіздер сүйек қалыптасуын азайтатыны және бұл азайған сүйек қалыптасуын жасушалардың енуіне кедеріс келтіретін гироидтық архитектураға байланысты екені анықталды.
In nature, self assembled gyroid structures are found in certain surfactant or lipid mesophases and block copolymers. In a typical A B diblock copolymer phase diagram, the gyroid phase can be formed at intermediate volume fractions between the lamellar and cylindrical phases. In A B C block copolymers, the double and alternating gyroid phases can be formed. Such self assembled polymer structures have found applications in experimental supercapacitors, solar cells photocatalysts, and nanoporous membranes. Gyroid membrane structures are occasionally found inside cells. Gyroid structures have photonic band gaps that make them potential photonic crystals. Single gyroid photonic crystals have been observed in biological structural coloration such as butterfly wing scales and bird feathers, inspiring work on biomimetic materials. The gyroid mitochondrial membranes found in the retinal cone cells of certain tree shrew species present a unique structure which may have an optical function. In 2017, MIT researchers studied the possibility of using the gyroid shape to turn bi dimensional materials, such as graphene, into a three dimensional structural material with low density, yet high tensile strength. Researchers from Cambridge University have shown the controlled chemical vapor deposition of sub–60 nm graphene gyroids. These interwoven structures are one of the smallest free standing graphene 3D structures. They are conductive, mechanically stable, and easily transferable, and are of interest for a wide range of applications. The gyroid pattern has also found use in 3D printing for lightweight internal structures, due to its high strength, combined with speed and ease of printing using an FDM 3D printer. In an in silico study, researchers from the university hospital Charité in Berlin investigated the potential of gyroid architecture when used as a scaffold in a large bone defect in a rat femur. When comparing the regenerated bone within a gyroid scaffold compared to a traditional strut like scaffold, they found that gyroid scaffolds led to less bone formation and attributed this reduced bone formation to the gyroid architecture hindering cell penetration.