我国科学家揭秘河蚌铰链为何耐疲劳_怪人怪事

我国科学家揭秘河蚌铰链为何耐疲劳

怪人怪事 2024-12-19 16:19www.bnfh.cn怪人怪事

近日,中国科学技术大学的俞书宏院士团队与吴恒安教授团队联手,成功揭示了双壳纲褶纹冠蚌铰链内可变形生物矿物硬组织的耐疲劳机制。这项重要的研究成果不仅提出了一种全新的耐疲劳策略,将多尺度结构设计与成分固有特性相结合,而且为未来耐疲劳结构材料的合理设计和制备提供了宝贵的见解。该研究成果已在国际学术期刊《科学》上发表。

这一研究的背后,隐藏着河蚌铰链中折扇形组织的设计原理。这种生物组织在河蚌双壳重复打开和关闭的运动过程中,展现出了惊人的耐疲劳性能。即使经过150万次的循环,这种生物组织依然能够保持结构和功能的稳定性,令人惊叹。

这一研究历程并非一帆风顺。早在2013年,俞书宏院士就开始指导这项研究,十余年来,团队不懈努力,致力于研究这种生物材料的组成、结构以及它们与材料最终性能之间的关系。通过数学模拟的方法,研究团队成功揭示了河蚌铰链内的可变形生物矿化组织的耐疲劳机制,深入探讨了从宏观到微观的力学行为。

大自然的独特设计原则赋予了河蚌铰链组织高变形性和高耐疲劳性。此次研究揭示了其中的机制,为柔性功能材料的组装设计提供了全新的仿生模型。这对于未来柔性耐疲劳材料的研制具有重要指导意义,尤其是对于那些需要使用脆性基元、但又需要承受一定形变的柔性功能材料的创制。

随着小型智能化可穿戴电子设备的发展,产品柔性化已成为趋势。折叠屏手机的出现就是明证。要实现可靠的柔性性能,仍面临诸多挑战。而这次从河蚌铰链可变形生物矿物中提取的耐疲劳结构设计策略,无疑为解决这一问题提供了新的思路。

俞书宏院士表示,仿生材料的未来发展前景广阔。通过全新的设计理念,可以创制出具有更优越性能的新材料,在航空航天、特种环境、防护等领域发挥独特功能和应用价值。这也是他们团队未来努力的重要方向。

这项研究不仅为我们揭示了自然的奥秘,更为我们提供了将自然原理“为我所用”的新思路。期待未来能有更多类似的研究,让我们更好地利用自然,创造更美好的生活。

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