中科大仿生材料新突破!墨鱼骨结构助力打造超强吸能材料

360影视 2025-01-09 06:56 2

摘要:自然界中的生物结构往往蕴含着令人惊叹的智慧,而中国科学技术大学的研究团队正是从墨鱼骨中找到了灵感,成功开发出一种仿生结构材料,为轻质高强吸能材料的研发开辟了新路径!这种材料不仅具有优异的力学性能,还能在高速冲击下吸收大量能量,未来有望在航空航天、汽车防护、建筑

自然界中的生物结构往往蕴含着令人惊叹的智慧,而中国科学技术大学的研究团队正是从墨鱼骨中找到了灵感,成功开发出一种仿生结构材料,为轻质高强吸能材料的研发开辟了新路径!这种材料不仅具有优异的力学性能,还能在高速冲击下吸收大量能量,未来有望在航空航天、汽车防护、建筑安全等领域大显身手。

墨鱼骨是自然界中的经典力学结构,它由“刚性空腔-隔板”组成,能够承受深海的高压环境。在外部压力下,隔板可以分散应力,而刚性空腔则通过破碎吸能,避免整体结构的灾难性破坏。受此启发,中国科大俞书宏院士团队设计了一种仿墨鱼骨结构材料(RCWSM),通过跨尺度一体化组装技术,成功复制了墨鱼骨的独特结构。

研究团队利用两种不同结构的水凝胶作为构筑基元,通过层层交叠组装和多重相互作用,实现了“刚性空腔-隔板”结构的精确制备。这种材料不仅具有与天然墨鱼骨相似的微纳结构,还在比强度和比能量吸收性能上超越了传统吸能材料。实验表明,RCWSM在受压时能够产生稳定的非挤出失效,有效吸收能量并避免突然断裂,展现了极高的抗冲击性能。

这项技术的突破不仅在于材料本身的优异性能,更在于其制备方法的创新。通过预设异种结构水凝胶,研究团队实现了复杂仿生结构的跨尺度同步组装,为未来设计更先进的仿生材料提供了新思路。例如,在航空航天领域,这种材料可以用于制造轻质高强的防护结构;在汽车工业中,它可以提升车辆的抗冲击能力,提高安全性。

中国科学技术大学的这项研究,不仅展示了仿生材料设计的巨大潜力,也为未来高性能材料的研发提供了重要参考。这种仿墨鱼骨结构材料将如何改变我们的生活?它会在哪些领域最先实现应用?欢迎在评论区分享你的看法,一起探讨仿生材料的未来!

参考资料:www.nature.com/articles/s41467-024-55344-1

来源:百姓认知堂

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