威尼斯人游戏平台:中国科技大学提出了一种新的仿生力学设计方案

合肥,中国新闻网6月24日(记者吴局域网)的灵感来自于生存战争“矛”与“盾”之间的捕食者和食肉动物在生物世界,大学的研究团队和合作者中国科学技术提出了一种高韧性微结构力学设计方案提供了一种新的仿生结构设计理念为制备高性能的先进复合材料。

相关研究成果最近发表在《美国科学院院刊》上。

记者从中国科技大学在24日受捕食现象的“螳螂虾壳锤击”在自然界中,倪教授的研究团队和合作者勇教授他Linghui扭曲的结构和使用的学校在螳螂虾壳珍珠。结合“砖和泥”交错结构层,3 d打印技术被用来设计一个非连续纤维扭转复合结构具有高断裂韧性和裂纹方向的不敏感,以及断裂力学模型提出了显示,裂纹方向不敏感,裂纹扭转和纤维桥接的扭转机制表现为协同作用,给出了这类复合材料具有最佳断裂韧性的参数化设计策略。

在自然界中，捕食者螳螂虾的扭曲结构(“矛”)可以引起裂缝的偏转和增韧，捕食者壳中的“砖泥”交错结构(“盾”)滑过砖块，促进裂缝桥的增韧，都是具有代表性的高韧生物材料结构。在这场生存之战中，为什么“矛”总是战胜“盾”?

针对上述问题，本课题组采用3D打印技术设计了非连续纤维扭转复合结构。系统的断裂实验表明，结构良好的能量耗散对初始裂纹方向不敏感。通过调整螺旋角、纤维长度、扭转角分布和桥接韧性参数，实现了适应各方向载荷的高韧性纤维复合结构设计。

据报道，本工作不仅揭示了生物材料优异断裂韧性的微观结构来源，而且为制备高性能高级复合材料提供了新的仿生结构设计思路和性能优化参数选择原则。