写于 2017-07-08 10:16:05| 澳门娱乐场登陆网址| 股票

珍珠母,通常被称为珍珠母,是许多软体动物贝壳的彩虹色材料

它是双层装甲系统的一部分,可以保护动物免受捕食者的侵害

壳的脆性外层吸收初始冲击,但易于开裂

为了防止这些裂缝通过壳体灾难性地传播到动物本身,珠光层令人惊讶地坚固且坚韧,具有突出的防裂性能

因此,在外层破裂的情况下,它起到衬里的作用以保持壳的完整性

“这种天然材料的独特之处在于它由相对较弱的成分组成,”西北大学研究生Owen Loh说

在微观尺度上,脆性方解石片剂以类似砖的结构堆叠,其中薄层生物聚合物衬在片剂之间的界面上

这导致材料的性能优于其各个成分

例如,珍珠质的韧性比片剂材料本身的韧性大几个数量级

此外,珍珠层同时坚固而坚韧,这种组合在工程材料中通常是相互排斥的

因此,珍珠层一直是材料界的重要目标,并作为模型,之后设计了许多人造复合材料

这包括用于轻型装甲系统的复合材料以及运输和航空航天应用中的结构元件

Nacre的出色表现长期以来一直归功于其实体微观结构

然而,这种层次结构的特定属性,有助于珍珠层的韧性,一直是争论的主题

因此,将在珍珠质中观察到的变形机制转化为人造复合材料的努力已经普及,但大多数都是不成功的

Loh及其同事在Nature Communications,Horacio Espinosa,James N.和Nancy J. Farley在西北麦考密克工程与应用科学学院制造与创业教授在线发表的一篇论文中报告了对特定特征的识别

材料微观结构,使其卓越的性能

通过在原子力显微镜内进行详细的断裂实验,该组能够直接观察和量化片材在材料变形时相对于彼此滑动的方式

该小组先前发现,这些药片并非完全平坦,而是在其表面具有固有的波纹

结果,当它们相对于彼此滑动时,它们倾向于互锁,从而在大面积上扩散损坏并消散能量

“我们之前公布了这些结果,但它采用原子尺度实验来证实我们对这些生物材料韧性起源的假设,”Espinosa说

该小组随后将这些发现应用于人造复合材料的设计

“我们从天然珍珠层中学到了东西,并设计了一种具有互锁平板结构的按比例放大的人造复合材料,”该论文的合着者和普渡大学土木工程助理教授Pablo Zavattieri说

“通过将珍珠层高效的增韧机制应用于这种材料,我们能够在能量耗散方面取得显着进步

”这些发现对未来高性能复合材料的设计具有重要意义

“我们相信这些发现可能是实现纳米复合材料突出潜力的关键,”Espinosa说

“虽然这些材料中使用的碳纳米管和其他纳米级增强材料具有前所未有的特性,但它们的性能尚未转化为大块复合材料

通过实施我们在天然珍珠层中发现的增韧机制,我们可以实现这一目标

“ - 网上: