j9九游会官方刚性空腔不错通过充分落空吸能-欧洲杯下单平台(官方)APP下载IOS/安卓通用版/手机版

自然材料中复杂的微纳结构间存在力学协同作用j9九游会官方，组成的合座结构对生物体稳健环境具有遑急兴趣。动作经典模子，墨鱼骨具有“刚性空腔-隔板”的合座结构，简略承受来自深海的巨巨流压。在外部载荷作用下，隔板不错散布应力，刚性空腔不错通过充分落空吸能，显耀提高材料的毁伤容限和能量接纳性能，幸免灾祸性壅塞。然而，若何调控微纳构筑基元的有序排布，竣事仿生结构材料中不同微纳基本结构的合座同步拼装极具挑战性。

近日，中国科学技艺大学俞书宏院士团队报说念了一种哄骗预设异种微纳结构的进行拼装的新策略，受自然墨鱼骨“刚性空腔-隔板”层状有序结构的启发（图1a），竣事了仿墨鱼骨结构材料（以下简称：RCWSM）的跨圭表一体化构筑。RCWSM具有与自然墨鱼骨一样的微纳圭表“刚性空腔-隔板”结构，比强度和比能量接纳性能优于传统吸能材料。关联计算遵循于2025年1月2日以“Multiscale integral synchronous assembly of cuttlebone-inspired structural materials by predesigned hydrogels”为题发表在Nature Communications杂志上（Nat. Commun.2025,16, 62），中国科大博士后杨怀斌，博士生路怡星、岳鑫为共同第一作家，合肥微圭表物资国度计算中心管庆方副计算员和俞书宏院士为通信作家。

图1.仿墨鱼骨结构材料（RCWSM）的想象制备、里面微纳结构与构筑基元间互相作用。

为了竣事RCWSM的构筑，计算东说念主员想象了两种不同结构的水凝胶：选拔名义氨基化的绢云母微米片与羧基化纤维素纳米纤维，钙离子交联后酿成水凝胶构筑隔板层；遴选空腹玻璃微球和聚乙烯醇、季铵化纤维素纳米纤维原位拼装，酿成具有刚性空腔结构的水凝胶动作刚性空腔层，并将两种不同微纳结构的水凝胶进行层层交叠拼装（图1b）。通过外力调换拼装脱水，被包裹在纤维素纳米纤维集聚集的绢云母片发生精采化拼装堆叠，酿成具有砖泥结构的隔板层；被包裹在聚乙烯醇/纤维素纳米纤维集聚集的空腹玻璃微珠精采堆积，同步酿成了刚性空腔层，由此竣事了“刚性空腔-隔板”结构的制备（图1c）。在材料里面，构筑基元之间通过氢键、名义共价作用和电荷互相作用等多重互相作用竣事了紧密联结（图1d）。

图2.RCWSM与三明治结构（SSM）材料的失效行为对比，以及RCWSM与其他传统吸能材料的密度、比强度和比能量接纳对比。

计算适度标明，仿墨鱼骨“刚性空腔-隔板”结构具有精良的应力散布效果，隔板层有助于合座结构在受压景况下保捏精良的郑重性（图2a,b）。在准静态压缩应力下，隔板层简略散布应力使得刚性空腔层优先发生落空精采化失效；当大皆精采化区产生后，隔板层才会发生断裂，直至合座结构充分塌陷。因此，RCWSM在受压进程中产生郑重的非挤出失效，促使预设的空腔结构充分落空接纳能量，进一步普及材料的力学性能和能量接纳性能（图2c）。同期，“刚性空腔-隔板”结构还具有抗裂纹延迟效果，能灵验幸免材料一刹失效（图2d,e）。RCWSM的上述失效行为与自然墨鱼骨访佛，具有优于其他传统吸能材料的比强度和比能量接纳（图2f,g），况兼简略在高速冲击下接纳能量。通过预制异种结构水凝胶，竣事仿生结构材料的跨圭表一体化拼装，为复杂仿生结构的集成拼装提供了新想路，为研发面向重步履域应用的轻质高强吸能注重材料的想象具有携带兴趣。

该计算取得了中国科学院战术性先导计算规划、国度要点研发规划、国度当然科学基金、安徽省紧要基础计算规划、安徽省超越后生科学基金和新基石计算员等资助。

论文蚁合：https://www.nature.com/articles/s41467-024-55344-1

起首：中科大

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