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科学家研制“人造珍珠”可微调刚度、强度和韧性

作者: 来源: 时间:2019-10-05

  珍珠质(nacre)是珍珠外层的硬质彩虹色▶涂层,但在某些软体动物的内部也有发现。作为大自然中最坚硬、稳定的材料之一,瑞士科学家已经开发出了打造人工珍珠质◆的工艺,≒而且能够针对不同的应用进行╭╮“微调”。 天然珍珠层的微观结构,非常类似于砖墙。它由堆积的♀砖状碳酸钙板组成。这些&ldqu╢o;砖”通过生物聚合物“砂浆”连接到一起、中间还有由矿物〤质组成的℡微小互联“桥梁”。

合成Ⅷ珍珠层的显微结构(图自:ETH♦ Zurich)

  由 Andr� R. StudaΨr⊙t 教授带领的一支π瑞士苏黎世联邦理工学院研究团队۩,正在研发可量产的人造珍珠, 并根据实际用户进行微№调。

  

  研究人员从商۞用的氧化铝板开始,让其扮演碳酸钙的角色。然ν后将长度几十微米的原料,悬浮在经─━受磁场旋转的悬浮液中,让所有细长的板块在同一个方向≡上对齐,就像墙壁中的砖块那样。

  接着加"入环氧树脂和氧化钛颗粒,将↗整个混合物置于高压之下,同时ↀ加热至约 1000℃(1〦832℉)。硬化后的树脂,会扮演砖块间的砂浆角色,而二氧化钛会◥在 800℃(1472℉)时熔化形成桥梁。

  

  与此同时,氧化铝板本身〒并没有∞达到εїз熔点,所以@不会发生熔化。一旦材料冷却,就形成了一种非常类似于珍珠的产品。ETH Zurich 指出,该材⊙料集刚度、强度、韧性与一体,创造了一个新的世界纪录。

  值得一提的是,通过改变材料制作时的压ミ力和温度,还可以微调这三种特性┒。 该技术最终有望被运$用到建筑۩、航空/航天器设У计等领域。

  有关这项研◣究的详情,已经发表在近日出版的《美国国家科学院↕院刊》(PNAS)上。 原标题为:

  【

  

  《Quantifying t≌he role of mineчral b▇█ridges on︶︷︸ ★the f┄┅racture◁ resisↃtance┙ o├f nacre-○like composites》

  

  《量化矿物桥梁对珍珠质类复合材料抗裂性的作用》

  [编译自:New Atlas, 来源:ETH Zuri♂chì]

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