美國有望找到高強度新型復合材料

    
      據《物理學組織網站》9月20日報道，美國麻省理工學院士兵納米技術研究所的研究人員正在研究一種叫珠母貝的軟體動物，吸引他們的是珠母貝貝殼堅硬內層的結構及力學性質。在下一期的《材料研究雜志》上，學院材料科學與工程系教授奧迪茲將報告他們的研究成果。研究人員驚嘆，珠母貝不愧為納米技術專家。 
　
　  科學家觀察到了珠母貝令人十分驚奇的納米級復雜結構，這種結構有可能是構成材料剛性的首要因素。珠母貝其實是由兩種相對較弱的材料組成的，其中95%%是易碎的陶瓷碳酸鈣，另外5%是一種柔韌性很好的生物高聚物。在珠母貝中，研究人員發現，這兩種材料以“磚泥”結構形式結合在一起，數百萬個尺寸在幾千納米的碳酸鈣陶瓷盤，就像錢幣一樣相互堆疊在一起，而每一層陶瓷盤之間，有一層很薄的生物高聚物將它們粘合在一起。 　　

    研究小組將注意力集中在這些碳酸鈣陶瓷盤很小的納米區域。他們使用原子力顯微鏡，將剪切的海蝸牛珠母貝小陶瓷盤成像后發現，每一個陶瓷盤都有自己復雜的納米結構。他們用一個只有幾百納米的鉆石探針尖刺進陶瓷盤表面，發現這種尺寸的陶瓷盤小片剛性和強度都特別出色，在巨大的外力作用下，小片也沒有易碎裂紋的形成和傳播現象。 　　

    奧迪茲表示，雖然碳酸鈣本身強度很弱而且易碎，但運用多種長度尺寸設計后，其強度能夠得到極大提高。人們在了解和掌握這種材料的設計方法以及材料*短長度尺寸的功能后，就可以學會構建高強度的仿生合成復合材料。如果我們使用比構造出珠母貝的原材料強度更高的材料，以其相同的設計，就有希望生產出強度更高的復合材料，用于裝甲復合材料系統或機翼復合材料結構。 　　

    雖然科學家曾研究過珠母貝的宏觀和微觀性質，但對其納米級特性仍然了解甚少，而材料的納米級結構和性質正是材料性能的基礎所在。研究小組目前正在研究珠母貝中陶瓷盤與生物高聚物之間存在的黏合力，以及生物高聚物的單分子納米力學性質，這一研究可能會為用于水下的高強度復合材料粘合劑研究指明方向。 

　　大自然使用了納米級結構設計原理，構造出了高性能的力學材料。奧迪茲表示，隨著納米技術的深入研究，制造出人工珠母貝材料用于高性能裝甲材料將不會是夢想。  
  
 

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