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天然生物材料研究取得新进展

发布时间:2017-12-03 阅读:

  天然生物材料研究取得新进展

  (A)应力 - 应变曲线; (b)相应的横向应变曲线; (c)相应的泊松比变化3.jpg珠光拉伸过程中负泊松比的机理 - 断裂的矿物桥相互攀登。天然生物材料经历了长期的演变,其微观结构及其相应的力学性能趋于优化。传统合成材料所具有的优异的韧性和功能适应性是无与伦比的。例如,一块粉笔和一个外壳在化学成分上几乎是相同的,但是白垩比外壳更容易破裂。两者之间的性能差异是由于它们的微观结构,即壳中的碳酸钙晶粒具有特殊的有序排列。因此,对生物材料的微观结构和性能的研究已经成为现代高性能合成材料设计和制备的热点。最近,中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室的宋帆研究员和他的合作者对一种天然生物矿化材料进行了拉伸试验 - 扩展中存在一个负的泊松比效应变形(图1)。他们的研究表明,这种负泊松效应可以极大地增加材料的应变能中的体积膨胀能,并降低变形能,使得这些天然生物陶瓷在变形过程中表现出很大的能量吸收能力。所得材料具有较大的变形能力,这种材料的性质是目前合成陶瓷材料所不可比拟的,进一步的研究表明,珍珠层大变形中的负泊松比效应是珍珠层中纳米结构 - 矿物桥的根源(见图2)。相关研究成果发表在Phys.Rev.Lett上,并被美国物理学会和美国物理学会选为共同赞助的当前物理和材料科学研究的反思虚拟学报纳米科学技术(6月30日) ,2008)。这项工作得到了国家自然科学基金和中国科学院的资助。 (来源:中国科学院力学研究所)(Phys.Rev.Lett,100,245502,Fan Song,Yilong Bai)

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