记者10日从中国科学技术大学获悉,该校中科院材料力学行为与设计重点实验室骆天治教授团队与武汉大学王正直副教授、张作启教授合作,研究了具有防御功能的螳螂虾尾刺(矛)和寄居蟹左螯(盾),综合利用多种实验手段揭示了其从纳米尺度到厘米尺度的化学梯度、微观结构和力学性能之间的相关性,并通过有限元分析和3D打印技术确认了两种结构中的增韧机制和结构优化原理。相关成果日前分别发表在学术期刊《ACS应用材料与接口》和《生物材料》上。
生物界中存在的许多梯度材料提供了多个仿生材料设计原理。螳螂虾尾刺的外骨骼包括四个不同的结构层,每层都具有不同的微观结构和化学成分特征。这些层状结构的局部力学性能与微结构和化学成分密切相关,几者的组合有效地限制了裂纹的扩展,同时最大限度地释放了变形过程中的应变能,提高了结构的整体韧性和强度。
研究人员使用3D打印技术制备了多个尾刺的仿生微结构,通过力学测试验证了布林根(Bouligand)结构与径向的平行层状结构的组合能极大地提高结构总体韧性和强度这一设计理念。这为制备高强高韧的仿生复合材料提出了一条新的路径。
寄居蟹左螯的外骨骼分为五层。同样,这些层状结构的局部力学性能与微结构和化学成分也密切相关。特别是结构中三维正交排列的己丁质纤维通过桥接和拔出机制有效地提高了材料的断裂韧性。
左螯穹顶状形貌的局部曲率和三明治状的层间力学性能分布,从整体上为其抗击外部攻击提供了优化的力学性能,极大地降低了结构的变形和界面应力,展示了有效的防护功能。这为抗冲击结构的优化设计提供了一种思路。(记者吴长锋)
凡本网注明“XXX(非中国微山网)提供”的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和其真实性负责。
大众网·海报新闻记者张稳吕乐田阳孙震泰安报道时值深秋,泰安市邱家店镇姚家坡村迎来了一年中最忙碌的时节——作为全国最大的“秋裤村”,每
2022-10-29 18:34
在中国,每12秒有1人发生卒中,每21秒有1人死于卒中,脑血管病已成为中国居民第一位的死亡原因,早期预防显得尤为重要。每年10月29日是“世界
2022-10-29 18:39
10月28日上午,全国首个航运企业集成化审批服务平台在青岛自贸片区启动。该平台运用数据中台、AI人工智能、电子签名等技术,将涉及水路运输、
2022-10-29 18:37
海报评论员朱延鲁10月28日,山东公布了2022年前三季度全省经济运行数据。根据地区生产总值统一核算结果,前三季度,全省生产总值为64409亿元,
2022-10-29 18:31
作为正规医院,南昌丰益肛肠医院在改善就医环境、降低就医费用、优化就医流程方面下功夫;实行的无假日医院制度,为上班族看病提供便利;通过
2022-10-29 17:53
10月28日,山东发布了前三季度的全省经济运行情况。前三季度全省生产总值64409亿元,同比增长4 0%。跑赢3 0%的全国大盘,经济大省山东交出了一
2022-10-29 15:41
大众网·海报新闻记者解强民通讯员姜雁群济南报道10月28日,济南轨道交通3号线二期设备工程开工活动在稻香站举行,标志着济南轨道交通3号线二
2022-10-29 15:32
大众网·海报新闻记者梁雯济南报道11月9日至10日,2022全国中小企业数字化转型大会将于山东国际会展中心举行。本次大会主题为“创新引领发展数
2022-10-29 15:36
大众网·海报新闻记者孙杰济南报道10月28日,由中国联合国协会主办、外交部国际司支持、山东大学承办的第十八届中国模拟联合国大会开幕。此次
2022-10-29 15:42
测评每天护肤一小步变美就更进一步啦,因为对于好肌肤,我们不管是化妆还是素颜都会显得好看,今天想和大家分享一下本人亲自测评护肤品--郑
2022-10-29 14:12