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金屬納米涂層【連載二】

2018-10-10 09:37

分級結構是生物體最顯著(zhù)的特征,分級結構又包括兩類(lèi),第一類(lèi)為宏觀(guān)結構與微觀(guān)結構具有相似性的分級結構,典型的如毛發(fā)、骨骼,這種從納米到宏觀(guān)的分級結構具有典型的分形特征。第二類(lèi)為層狀分級材料,典型的如海洋貝類(lèi)的殼體,貝殼為有機/無(wú)機的層狀結構,骨骼骨密質(zhì)與骨松質(zhì)的梯度分布,以及竹材、木材增強纖維的梯度分布等。 我們在新材料的設計和新的表面改性技術(shù)開(kāi)發(fā)的時(shí)候,以天然生物材料作為我們仿生設計的藍本。天然生物材料其結構的精巧是人工材料所無(wú)法比擬的,要想人工合成與天然生物材料結構相似的材料,就要實(shí)現在納米尺度之上的材料的自組裝,隨著(zhù)仿生材料科學(xué)及納米技術(shù)的不斷發(fā)展,與其它交叉學(xué)科諸如醫學(xué)、化學(xué)、物理、電子等交叉融合不斷深入,人類(lèi)在實(shí)現納米尺度上的自組裝將會(huì )變成現實(shí)。  
 
天然生物材料大多是復合材料,它們具有分級、有序的特征。有序性是從分子到納米、微米和宏觀(guān)層次,最終在不同層次上形成不同的分級結構。天然生物材料的梯度結構是生物分級、有序特征的一種表現形式,這種分級結構使生物材料顯示出了良好的機械性能,在保持較高的強度的基礎上,材料的韌性得到改善。 
 
整體結構是一個(gè)由基部向上直徑逐漸遞減的圓錐形空心結構,每隔幾厘米至幾十厘米 有一個(gè)竹節,由節的橫隔壁組成一個(gè)縱橫關(guān)聯(lián)的整體,宏觀(guān)上呈現直徑遞減梯度結構。  
 
決定材料力學(xué)性質(zhì)的主要成分,纖維管束為增強相,且是長(cháng)纖維增強,分布在纖維管 束之間的薄壁基本組織起著(zhù)緩沖作用,增強了竹材的彈性和韌性。纖維管束在竹材表面分布密集,而到竹材里層則漸漸稀疏,竹材纖維管束的梯度分布使竹材表面具有良好的耐磨性,縱向具有較好的韌性,整體呈現較好的強韌性。  
 
竹材的拉伸強度和密度曲線(xiàn)、楊氏模量、彎曲強度和壓縮曲線(xiàn)的變化趨勢和拉伸強度類(lèi)似。這些性能都是在竹干的竹青部分有最高值,然后沿著(zhù)厚度方向逐漸降低。纖維管束在竹材表面分布密集,而到竹材里層則漸漸稀疏,竹材纖維管束的梯度分布使竹材表面具有良好的耐磨性,縱向具有較好的韌性,整體呈現較好的強韌性。 
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