從墨魚骨到多節海星：仿生學引領的高強輕質陶瓷設計研究進展

發布時間 | 2022-02-16 11:16 分類 | 技術前沿點擊量 | 1108

導讀：2020年，美國弗吉尼亞理工大學的機械工程助理教授李凌（Ling Li）和團隊重點研究了墨魚骨（海螵蛸）的內部微結構，發現其具備特有的空腔間隔優化結構，從而開發出可應用于航空航天的包括泡沫陶...

2020年，美國弗吉尼亞理工大學的機械工程助理教授李凌（Ling Li）和團隊重點研究了墨魚骨（海螵蛸）的內部微結構，發現其具備特有的空腔間隔優化結構，從而開發出可應用于航空航天的包括泡沫陶瓷在內的結構材料。最近該團隊又以多節海星為靈感，通過研究這種不尋常的海洋物種復雜且高度有序的礦化骨骼系統，從而開發出一種全新的高性能輕質陶瓷復合材料。

論文鏈接：DOI: 10.1126/science.abj9472

多節海星

墨魚骨

蜂窩狀固體（例如，泡沫和蜂窩）因其高機械效率和可定制的特性而廣泛存在于自然和工程系統中。與金屬和聚合物基材料相比，陶瓷可以更好地承受高溫和腐蝕性環境，但它們的脆性往往使它們容易破損，這也是為什么陶瓷泡沫通常不用作結構部件。

該研究團隊致力于通過研究天然輕質陶瓷結構，目標是開發新的材料設計原則，以解決陶瓷泡沫和建筑材料的機械弱點。本次發現多節海星的生物礦化骨架中具有晶格級結構梯度和位錯的雙尺度晶體共排列微晶格，結合生物方解石的原子級貝殼狀斷裂行為，大大提高了這種分層生物微晶格的損傷耐受性，從而為設計合成架構提供了重要的見解。

編譯 YUXI

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