国产精品igao视频网网址不卡日韩,亚洲综合在线电影,亚洲婷婷丁香,黄色在线网站噜噜噜

  神奇的自然界經過上億年的演化，孕育出千奇百態的生物材料，它們或作為生物體骨架，或作為防御或進攻武器。這些自然結構材料雖然來源于相對單一和脆弱的天然組分，但憑借其高度有序的多尺度微納結構和精巧的界面設計，往往表現出超乎尋常的機械性能，因此，一直都是材料科學領域研究人員積極探索和模仿的對象。

  通過微觀結構觀察可以發現，包括魚鱗、蟹鉗和骨骼等在內的許多生物材料均具有由微納米纖維多級次高度有序排布的螺旋膠合板結構。它們是結構精密的天然纖維增強復合材料，并且往往具有工程結構材料迫切需要卻難以獲得的優異損傷容忍能力。因此，以微納米纖維為結構單元，全面模仿此類多尺度分級自然結構，將有望制備出可取代現有工程結構材料的高性能新型人工結構材料。然而，由于當前缺乏納米材料組裝技術特別是一維微納米結構單元宏觀有序的組裝手段，模仿制備此類自然纖維增強結構材料一直是一個重大挑戰。目前尚未見報道有可行的制備策略可以實現此類仿生結構材料的有效制備。

巨骨舌魚鱗片微納結構和仿生制備、表征

（a）巨骨舌魚；（b-d）鱗片微納結構，其中（c）中三種顏色虛線曲線代表纖維層螺旋排布的三個周期，（d）中黃色虛線曲線代表局部扭曲偏轉排布的纖維層；（e-f）仿生自下而上的組裝策略；（g）仿生制備的螺旋膠合板結構人工材料及微結構。

  針對這個挑戰，近期，中國科學技術大學俞書宏教授領導的仿生研究團隊受天然巨骨舌魚鱗片盔甲的微納尺度螺旋膠合板結構的啟發（a-d），提出一種自下而上的基于刷涂和層壓相結合的高效組裝策略（e-f），利用生物相容性的微納米纖維和天然高分子作為構筑組分，首次成功制備出具有仿生螺旋膠合板結構的三維體型人工結構材料（g）。相關研究結果以“Biomimetic twisted plywood structural materials”為題在線發表于《國家科學評論》(Natl Sci Rev 2018; doi: 10.1093/nsr/nwy080)。

  仿生螺旋膠合板結構材料在截面方向上的切片（標尺為四百微米）。大量切片可視化地揭示了仿生螺旋膠合板結構材料在更大的尺度下實現了微納米纖維的周期性螺旋排布。

  仿生螺旋膠合板結構材料在裂紋尖端的切片（截面方向）。裂紋尖端的大量切片展示了復雜扭曲態的主裂紋以及位于裂尖前端的諸多微小裂紋。這些裂紋相關的特征被認為是結構材料中重要的增韌機理。

  研究表明，該工作所構筑的人工材料在一定程度上復制了自然結構材料的多尺度構造和韌化機理，實現了力學性能遠超其基本構筑組分的預期結果，并能與天然骨密質等諸多自然材料以及其它多種人工結構材料相媲美。更為重要的是，該團隊提出的用于宏觀三維尺度有效排布微納米尺度纖維的仿生組裝策略還可擴展至其它多種材料體系中，且具有低能耗、可程序化、可擴大化等諸多優點，因此為設計構筑更多的先進仿生纖維增強結構材料（特別是盔甲防護材料）提供了新的技術途徑。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwy080