科学家研制“人造珍珠”可微调刚度、强度和韧性

  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ξ、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∴够针对〢不同的应用进行“微调&≮rdquo;。 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“砖”通过生物聚合物░“砂浆&×rdq】uo;连接到一起、中间还有由矿物质组成的微小互联&ldquo→;桥梁”。

合成珍μ珠层的显微结构(图自:ETH Zurich)

  由 Andr� R. StuУdart 教授带领的一☞支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Ⅶ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¤,同时加热至约 1000℃(1832℉)。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。 ≈ ω

  

  与此同๑时,氧化铝板本身并没有达到熔∟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。 @

  值得一提的〡是,通过改变材料制作时的┏压力和温度,还可以ц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》(〦PNAS۩๑)上。 原标题为≒:

  

  

  《Quantify▲ing th◥e role of mineral bridges on the fract۩ure resistance of nacre-like composit╩es》

  

  《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 Atla┝s, 来源:θETH Zurich]

 
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