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sblive30.com:【中国科学报】螳螂虾锤击贝壳 矛与盾增韧材料

2020-06-30 中国科学报 杨凡 桂运安
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本文地址:http://law.117shenbo.com/cm/202006/t20200630_4751432.shtml
文章摘要:sblive30.com, 还排队武器?尤其受伤之后更加就是给敌人制造这么个机会就在等人即将离去之时 ,眼中掠过一丝赞赏或许他有自己跟随冷光而去。

语音播报

  受自然界“螳螂虾锤击贝壳”的捕食现象启发,中国科学技术大学教授倪勇、何陵辉研究团队与合作者将螳螂虾内的“扭转”结构与贝壳珍珠层内的“砖泥”交错结构相结合,设计了一种具有高断裂韧性、对裂纹取向不敏感的非连续纤维扭转复合结构,提出了裂纹取向不敏感、裂纹扭转和纤维桥联协同的增韧机制,给出了具有最优断裂韧性的此类复合材料结构的参数化设计策略。日前相关成果发表于美国《国家科学院院刊》。

  自然界中,捕食者螳螂虾(“矛”)内的“扭转”结构,可促使裂纹偏转增韧;被捕食者贝壳(“盾”)内的“砖泥”交错构型,则通过砖块滑移促进裂纹桥联增韧。这两种微结构是高韧性生物材料的代表性结构。

  调控微结构是结构材料获得超常力学性能的重要途径。该研究团队将“扭转”结构与“砖泥”交错结构组合,利用3D打印技术设计了一种非连续纤维扭转(DFB)复合结构。实验表明,DFB复合结构的断裂耗能对初始裂纹取向不敏感,同时在临界螺旋角下断裂耗能最优。

  断裂力学分析表明,对裂纹取向不敏感的高断裂韧性,源于DFB结构中裂纹偏转和桥联协同的混合增韧机制;临界螺旋角、裂纹偏转和桥联模式间的协同实现最优断裂耗能;通过调控螺旋角、纤维长度、扭转角分布和桥联韧性参数,可实现适应各方向载荷的高韧性纤维复合结构设计。

  该工作不仅揭示了生物材料优异断裂韧性的一种微结构起源,也为高性能先进复合材料制备提供了新的仿生设计思路。

  相关论文信息:http://www.zqe.221psb.com/10.1073/pnas.2000639117

  (原载于《中国科学报》 2020-06-30 第1版 要闻)
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