【48812】我科学家仿生鱼鳞片构筑适度有序布利冈结构资料

  9日，记者从中国科学技术大学得悉，该校俞书宏院士领导的仿生资料研讨团队展开了仿生布利冈结构多级次可重构纤维基元界面设计的系统性研讨，提出“仿生适度有序布利冈结构”的概念，分级构筑了具有动态可重构纤维界面的仿生布利冈结构资料。相关研讨成果日前宣布在世界归纳性期刊《科学发展》上。

  作为生物结构的代表，布利冈结构在鱼鳞片、龙虾腹膜、骨骼等生物资料中广泛存在。共同的纤维多级结构和稳健的纤维界面效果，可赋予生物资料杰出的力学性能，引起研讨人员的广泛重视。但是，现有研讨首要聚集在树立纤维基元拼装战略和完成不同纤维基元的拼装，在调控纤维基元界面效果，以提高仿生布利冈结构应力传递功率和力学功用方面，依然短缺。

  研讨人员进行了依据不同取向视点纤维模型的大规模分子动力学模仿。依据成果得出，经过引进空间取向度发生的贯穿连锁结构可以优化氢键网络的维度。三维氢键网络的空间桥接效应不只增强了纤维系统的荷载传递才能和反抗损坏安稳性，并且经过在塑性变形阶段引进更多的氢键开裂-重构行为以促进能量耗散。这种彼此敌对的影响机制阐明适度有序的纤维摆放方法，可以得到最佳的纤维间界面效果，然后优化系统的力学性能。

  研讨人员使用扫描电子显微镜表征单轴牵伸后的细菌纤维素纳米纤维膜层的结构，发现纳米纤维基元的半有序摆放及桥接互锁行为。这些电镜和光学试验表征证明了纳米纤维基元网络互联特性及其衍生的纳米纤维桥接互锁和三维氢键网络界面在促进基元微运动、广泛应力传递和能量耗散方面的优势。

  此外，研讨人员结合螺旋堆叠和热压细密化，制备出具有多标准各向同性的仿生适度有序布利冈结构资料，所构筑的细菌纤维素基仿生半有序布利冈结构资料，展现出杰出的归纳力学性能和安稳才能。研讨人员以为，其在生物医用范畴，如能量耗散型纤维软骨安排的修正代替方面具有十分显着的使用远景。