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金属纳米涂层【连载二】

发布时间:
2018/10/10
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分级结构是生物体最显著的特征,分级结构又包括两类,第一类为宏观结构与微观结构具有相似性的分级结构,典型的如毛发、骨骼,这种从纳米到宏观的分级结构具有典型的分形特征。第二类为层状分级材料,典型的如海洋贝类的壳体,贝壳为有机/无机的层状结构,骨骼骨密质与骨松质的梯度分布,以及竹材、木材增强纤维的梯度分布等。 我们在新材料的设计和新的表面改性技术开发的时候,以天然生物材料作为我们仿生设计的蓝本。天然生物材料其结构的精巧是人工材料所无法比拟的,要想人工合成与天然生物材料结构相似的材料,就要实现在纳米尺度之上的材料的自组装,随着仿生材料科学及纳米技术的不断发展,与其它交叉学科诸如医学、化学、物理、电子等交叉融合不断深入,人类在实现纳米尺度上的自组装将会变成现实。  
 
天然生物材料大多是复合材料,它们具有分级、有序的特征。有序性是从分子到纳米、微米和宏观层次,最终在不同层次上形成不同的分级结构。天然生物材料的梯度结构是生物分级、有序特征的一种表现形式,这种分级结构使生物材料显示出了良好的机械性能,在保持较高的强度的基础上,材料的韧性得到改善。 
 
整体结构是一个由基部向上直径逐渐递减的圆锥形空心结构,每隔几厘米至几十厘米 有一个竹节,由节的横隔壁组成一个纵横关联的整体,宏观上呈现直径递减梯度结构。  
 
决定材料力学性质的主要成分,纤维管束为增强相,且是长纤维增强,分布在纤维管 束之间的薄壁基本组织起着缓冲作用,增强了竹材的弹性和韧性。纤维管束在竹材表面分布密集,而到竹材里层则渐渐稀疏,竹材纤维管束的梯度分布使竹材表面具有良好的耐磨性,纵向具有较好的韧性,整体呈现较好的强韧性。  
 
竹材的拉伸强度和密度曲线、杨氏模量、弯曲强度和压缩曲线的变化趋势和拉伸强度类似。这些性能都是在竹干的竹青部分有最高值,然后沿着厚度方向逐渐降低。纤维管束在竹材表面分布密集,而到竹材里层则渐渐稀疏,竹材纤维管束的梯度分布使竹材表面具有良好的耐磨性,纵向具有较好的韧性,整体呈现较好的强韧性。 

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