METHODS AND SYSTEMS RELATING TO ENHANCING MATERIAL TOUGHNESS

Natural materials often boast unusual combinations of stiffness, strength and toughness currently unmatched by today's engineering materials. Beneficially, according to the embodiments of the invention, these unusual combinations can be introduced into ceramics, glasses, and crystal materials, for example by the introduction of patterns of weaker interfaces with simple or intricate architectures. Two-dimensional surface modifications and three-dimensional arrays of effects within these materials allow for the deformation of these materials for increased flexure, impact resistance, etc. Further, the addition of interlocking substrate blocks in isolation or with additional flexible materials provide for improved energy dissipation and toughening. Such modified materials, based on carefully architectured interfaces, provide a new pathway to toughening hard and brittle materials. Des matériaux naturels jouissent souvent de combinaisons inhabituelles de rigidité, de force et de robustesse actuellement non atteintes par des matériaux artificiels actuels. De façon bénéfique, selon les modes de réalisation de l'invention, ces combinaisons inhabituelles peuvent être introduites dans des céramiques, des verres et des matériaux cristallins, par exemple par l'introduction de motifs d'interfaces plus faibles avec des architectures simples ou compliquées. Des modifications de surface en deux dimensions et de groupements en trois dimensions d'effets à l'intérieur de ces matériaux permettent la déformation de ces matériaux pour une flexion, une résistance à l'impact, etc., accrues. De plus, l'addition de blocs de substrat à verrouillage mutuel en isolation avec des matériaux souples additionnels produit une dissipation d'énergie et une robustesse améliorées. Ces matériaux modifiés, sur la base d'interfaces soigneusement architecturées, procurent une nouvelle façon de rendre robustes des matériaux durs et fragiles.