| 在寻找加强材料的方法时, 大自然通常会提供最佳答案. 从外媒获悉, 普渡大学的研究人员从螳螂虾获得灵感, 他们使用3D打印技术开发受彩虹螳螂虾启发的新型超强材料. 在最近的研究中, 研究人员与加利福尼亚大学河滨分校合作, 进一步开发一类新型超韧材料.  究竟是什么让螳螂虾脱颖而出? 它实际上可以击败甚至粉碎其装甲猎物 (主要是软体动物和其他螃蟹) , 它们的耐损伤性和优异的机械性能也是众所周知的. 令人惊叹的海洋生物在拳头后面拥有令人难以置信的力量, 并且可以像22口径子弹一样快速地冲锋.  新的研究结果表明, 纤维是许多海洋甲壳动物壳和昆虫外骨骼中发现的物质, 排列成类螺旋状楼梯的螺旋结构. '这种机制以前从未被详细研究过' Zavattieri 说. '我们发现, 随着裂纹的发展, 裂纹扩展的驱动力逐渐减小, 促进了其他类似机制的形成, 从而防止材料突然崩溃. 我认为我们终于可以解释为什么材料如此强硬. '在实验方面, 我们使用现有的材料来创建验证这一理论的复合材料. ' 普渡大学博士生Nobphadon Suksangpanya;加州大学河滨分校的博士生Nicholas A. Yaraghi;加州大学河滨分校化学与环境工程与材料科学与工程教授David Kisailus; Zavattieri在 '生物医学材料力学行为杂志' 和 '国际固体与结构杂志' 杂志上发表了两篇关于他们精彩作品的论文.  先前的研究发现, 该然的螺旋结构设计是为了承受重复的高速冲击. 当裂纹形成时, 他们遵循扭曲模式, 而不是直接在结构上传播, 导致失败. 加州大学河滨分校的电子显微镜拍摄的新图像显示, 不是单个裂纹继续传播, 而是形成许多较小的裂缝 - 消散撞击时材料吸收的能量. 研究人员创建并测试了以这种3D打印复合材料, 利用相机和数字图像相关技术捕获裂纹行为, 以研究材料的变形.  Zavattieri说: '我们正在建立复合材料以前没有的新机制. 传统上, 当我们生产复合材料时, 我们将纤维放在一起, 但并不是最佳的, 而大自然正在教会我们应该如何去做. ' 这些发现可以帮助开发更轻, 更坚固和更坚韧的材料, 用于包括航空航天, 汽车和体育在内的许多应用. |
