美國有望找到高強(qiáng)度新型復(fù)合材料

    
      據(jù)《物理學(xué)組織網(wǎng)站》9月20日報道，美國麻省理工學(xué)院士兵納米技術(shù)研究所的研究人員正在研究一種叫珠母貝的軟體動物，吸引他們的是珠母貝貝殼堅硬內(nèi)層的結(jié)構(gòu)及力學(xué)性質(zhì)。在下一期的《材料研究雜志》上，學(xué)院材料科學(xué)與工程系教授奧迪茲將報告他們的研究成果。研究人員驚嘆，珠母貝不愧為納米技術(shù)專家。 
　
　  科學(xué)家觀察到了珠母貝令人十分驚奇的納米級復(fù)雜結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有可能是構(gòu)成材料剛性的首要因素。珠母貝其實是由兩種相對較弱的材料組成的，其中95%%是易碎的陶瓷碳酸鈣，另外5%是一種柔韌性很好的生物高聚物。在珠母貝中，研究人員發(fā)現(xiàn)，這兩種材料以“磚泥”結(jié)構(gòu)形式結(jié)合在一起，數(shù)百萬個尺寸在幾千納米的碳酸鈣陶瓷盤，就像錢幣一樣相互堆疊在一起，而每一層陶瓷盤之間，有一層很薄的生物高聚物將它們粘合在一起。 　　

    研究小組將注意力集中在這些碳酸鈣陶瓷盤很小的納米區(qū)域。他們使用原子力顯微鏡，將剪切的海蝸牛珠母貝小陶瓷盤成像后發(fā)現(xiàn)，每一個陶瓷盤都有自己復(fù)雜的納米結(jié)構(gòu)。他們用一個只有幾百納米的鉆石探針尖刺進(jìn)陶瓷盤表面，發(fā)現(xiàn)這種尺寸的陶瓷盤小片剛性和強(qiáng)度都特別出色，在巨大的外力作用下，小片也沒有易碎裂紋的形成和傳播現(xiàn)象。 　　

    奧迪茲表示，雖然碳酸鈣本身強(qiáng)度很弱而且易碎，但運用多種長度尺寸設(shè)計后，其強(qiáng)度能夠得到極大提高。人們在了解和掌握這種材料的設(shè)計方法以及材料*短長度尺寸的功能后，就可以學(xué)會構(gòu)建高強(qiáng)度的仿生合成復(fù)合材料。如果我們使用比構(gòu)造出珠母貝的原材料強(qiáng)度更高的材料，以其相同的設(shè)計，就有希望生產(chǎn)出強(qiáng)度更高的復(fù)合材料，用于裝甲復(fù)合材料系統(tǒng)或機(jī)翼復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。 　　

    雖然科學(xué)家曾研究過珠母貝的宏觀和微觀性質(zhì)，但對其納米級特性仍然了解甚少，而材料的納米級結(jié)構(gòu)和性質(zhì)正是材料性能的基礎(chǔ)所在。研究小組目前正在研究珠母貝中陶瓷盤與生物高聚物之間存在的黏合力，以及生物高聚物的單分子納米力學(xué)性質(zhì)，這一研究可能會為用于水下的高強(qiáng)度復(fù)合材料粘合劑研究指明方向。 

　　大自然使用了納米級結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，構(gòu)造出了高性能的力學(xué)材料。奧迪茲表示，隨著納米技術(shù)的深入研究，制造出人工珠母貝材料用于高性能裝甲材料將不會是夢想。  
  
 

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