中國科學(xué)家研發(fā)新型耐疲勞材料

江河湖泊中隨處可見的河蚌，一生需要進行數(shù)十萬次重復(fù)的開合運動，卻能一直保持穩(wěn)定狀態(tài)不發(fā)生形變，根源在于其雙殼連接背脊處發(fā)揮關(guān)鍵作用的“鉸鏈”——貝脊。受此啟發(fā)，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團隊聯(lián)合吳恒安教授團隊研發(fā)了一種新型耐疲勞新材料。

研究人員觀察了褶紋冠蚌貝殼上的鉸合部，發(fā)現(xiàn)它們能抵抗長期脆性斷裂的秘訣在于：該鉸合部擁有類似折扇的結(jié)構(gòu)，其中生物礦化的文石納米線構(gòu)成其扇骨，而褶皺部分則由較軟的有機基質(zhì)組成。這些納米線賦予了材料剛性，并有助于將應(yīng)力分布到鉸合部的周邊，當(dāng)貝殼開合時，軟性基質(zhì)可吸收壓縮和剪切應(yīng)力。

基于這一發(fā)現(xiàn)，研究人員將玻璃纖維嵌入聚二甲基硅氧烷聚合物基質(zhì)，研發(fā)了一種抗疲勞、可彎曲、有彈性的概念驗證型人工鉸鏈，為未來耐疲勞結(jié)構(gòu)材料的合理設(shè)計和制備提供了新的見解。