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中国科大俞书宏院士一种新型非连续布利冈仿生结构纳米复合材料

  布利冈(Bouligand)结构由单向纳米纤维片层螺旋堆叠构成,在骨、鱼鳞、龙虾壳等多种生物材料中广泛存在,是一种典型的纤维增强结构,直接决定这些生物材料的卓越力学性能。模仿自然布利冈多级有序结构及其内在强韧机制已被用于提升工程纤维复合材料性能的研究中。然而,蕴藏在自然布利冈结构中的智慧仍未得到充分开发和运用,已实现的仿生布利冈结构与自然布利冈结构相比,无论在结构层级还是结构精度方面都相差甚远。
  近日,中国科大俞书宏院士团队博士后陈思铭、高怀岭副研究员等首次将珍珠母中的非连续"砖-泥"结构特性引入到布利冈结构设计中,提出了非连续布利冈结构的设想,并发展了一种程序化组装纳米纤维的方法,成功地创制出一种新型的轻质高强仿生非连续布利冈结构纳米复合材料,实现了非连续纤维桥连和布利冈构造诱导裂纹偏转的协同增韧。 该工作对于研制高性能结构材料提供了新的组装方法。相关成果以"Biomimetic discontinuous Bouligand structural design enables high-performance nanocomposites"为题发表在Cell旗下国际期刊 Matter 上。
  图1.纳米纤维程序组装装置(A)、非连续布利冈结构(B)、经由程序组装而实现的硬硅钙石-海藻酸钠纳米复合薄膜(C)。
  图2. 硬硅钙石-海藻酸钠纳米复合材料展现出优异的力学性能和稳健的裂纹扩展能力。材料性能优于许多天然布利冈结构材料(A)以及仿生合成材料和工程材料(B)。C-E,硬硅钙石-海藻酸钠纳米复合材料在撕裂加载后的断口形貌图,可见裂纹沿层厚方向高度扭曲。裂纹由FBZ和CTZ耦合而成。FBZ:fiber bridging zone(纤维桥连区);CTZ: crack twisted zone(裂纹扭转区)。白色箭头指示撕扯变形的聚合物基质(E)。F,模拟计算而得的裂纹形貌,表现出与硬硅钙石-海藻酸钠纳米复合材料所展现的裂纹的一致性。
  研究人员基于所开发的有序组装纳米纤维基元的程序化装置,以环境友好的硬硅钙石纳米纤维和海藻酸钠为原料,通过螺旋组装硬硅钙石纳米纤维于海藻酸钠基体中,并结合溶胶-凝胶-薄膜转变过程,成功制备了非连续布利冈结构纳米复合材料 (图1)。实验表明,该材料展现了卓越的力学性能,优于许多天然布利冈结构材料(如鱼鳞片、层状骨、蟹螯、动物表皮硬质层)(图2A)以及仿生布利冈结构类似物和部分工程纤维复合材料(如碳纤维/尼龙纤维/碳化硅纤维/纤维素纤维复合材料)(图2B)。研究人员与近代力学系倪勇教授和吴恒安教授等合作,进一步通过断口微结构分析与理论模拟,发现所研制的材料表现出裂纹偏转和纤维桥连增韧机制(图2C-2F)。不仅局限于薄膜,研究人员进一步结合其早期发展的层压和界面融合技术,还构筑出具有一定厚度的块体结构材料。由于组分的生物相容性以及尺寸的多样性,所研制的仿生纳米复合材料具有广泛的应用前景,例如作为高损伤容忍性能的骨修复材料。
  这项研究提出的非连续布利冈结构设计方案对于今后开发新型纳米纤维复合材料和提升传统纤维增强复合材料的性能具有重要的指导意义。
  该工作受到科技部国家重点研发计划"变革性技术关键科学问题"重点专项项目、国家自然科学基金委创新研究群体、国家自然科学基金重点基金、合肥大科学中心卓越用户基金等资助。
  来源:中国科大
  文章链接:
  https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(22)00108-4

汉字中的双胞胎,不信你看完不晕中国汉字博大精深,有很多长得很像的汉字,就像双胞胎一样,稍不留神就认错了。今天,就特意搜集了一些汉字里的双胞胎,看看你能分辨得出来吗?汉字双胞胎辨别比赛左边是口(ku),右边是囗(印度当街焚尸!富豪疯狂出逃!然而,这还不是最恐怖的一天新增35万确诊医院拒收病人患者黑市买药当街焚尸富豪疯狂出逃你无法想象,在21世纪的今天,在未发生大规模战乱的情况下,这样的画面,此刻却在世界上真实上演。连日来,印度疫情已经完全有一种美叫天下贵州美都说天下贵州美,但如果不去走一走,你只会觉得她只是一个穷乡僻壤而已正因为这样的穷乡僻壤,她保留了诸多你所不知道的美,即便我这个长在贵州的夜郎人,也一样。乌蒙大草原西南地区海拔最高,2020贵阳春节各区各地跨年欢乐购活动一览(时间地点活动内容)2020年春节贵阳跨年欢乐购活动此次跨年欢乐购活动以爽爽贵阳消费天堂跨年欢乐购为主题,由市商务局联合市文旅局,联动云岩区南明区花溪区白云区乌当区观山湖区综保区双龙航空港经济区开阳县夏天冻死人的失温,有多可怕?刚过去的周末,注定是不平凡的日子。还未来得及从袁隆平爷爷去世的噩耗中走出,白银越野赛致21人遇难的消息宛若晴天霹雳,坏消息接踵而至,让原本明媚的五月染上了阴霾。事故发生,当即有不少倒奶事件背后,我看有的人又蠢又坏近日,倒奶事件在社交媒体上愈演愈烈。选秀节目自带的光鲜亮丽的梦想泡泡,再次被荒唐的打投规则戳破。1hr相信大家都听过在上世纪二三十年代美国经济大萧条时期,资本家宁愿把牛奶倒掉,也不被1。2亿人骂上热搜的蒋欣,其实我们都错怪了她最近很火的电视剧小舍得,大家都看了吗?是不是经常被剧中蒋欣饰演的田雨岚气得不打一处来,恨不得冲进屏幕里跟她干架?对儿子窒息式的教育,让她屡次跌入舆论漩涡,光是骂她的热搜都有好几个,扑克牌上的头像都代表着什么?一副扑克牌共有54张,其中只有12张印有人物头像。据查考,那些人物的头像都是有来历的。黑桃k的头像是公元前十世纪的以色列国王索洛蒙的父亲戴维,善于演奏竖琴。梅花k的头像是最早征服世520,什么情话最令你心动?导语你的名字,未来会成为谁的姓氏你的姓氏,将来会成为谁的名字。2021年5月20日快到了,下面是为大家整理的520给女朋友的浪漫情话,欢迎阅读参考。篇一1世间本无沙漠,我每想你一次红楼梦熟语大全第一部分成语骨肉分离太虚幻境曲径通幽鸳鸯在梁摸着石头过河风水宝地寻花问柳耳鬓厮磨风尘碌碌无可如何锦衣纨裤饫甘餍肥一技无成茅椽蓬牖瓦灶绳床晨夕风露阶柳庭花了然不惑自怨自叹高谈快论荣华为什么说好逸恶劳是兵家大忌?好逸恶劳,汉语成语,意思是喜欢安逸,讨厌劳动,用来形容人生活习性懒惰,贪图清闲安逸。出自后汉书郭玉传。那为什么说好逸恶劳是兵家大忌呢?这其实是因为好逸恶劳本身包含了两种古代兵法谋略
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