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液体增强?自然界的启迪—新型高性能复合材料
发布时间:2017-08-04   浏览次数:

许多深海鱼类为了承受巨大的海水压力所形成的外皮——外皮中含有许多充满鱼油的孔洞),设计了一种液—固型硅、镓复合材料。

因为液体可以均匀地分散冲击力,所以这种同时具有良好弹性和刚度的复合材料,不仅可以用作高能吸收材料和汽车减震器,还可以用作人造椎间盘的仿生结构。

该研究发表在了Advanced Materials Interfaces期刊上,文中指出:与需要添加硬质或硬质相到软质基质中以获得高刚度的传统复合材料不同的是,利用这种方法设计的天然材料也可以使某些性能的软质增强剂获得相同高的模量。他们选择聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为软质层的原因是因为这种材料不仅价格低廉,性质极不活泼,而且是没有毒性的。这种材料也可以完全变干,进而很容易观察到人们想要封装的液泡,研究人员选择镓的原因也正是因为室温下它是液体。

为了缓慢地固化PDMS,研究团队摸索出了一种可以添加不同尺寸镓液滴的方法(其中一些有一个大容量的内室,其余的内室则是由多达十几个离散液滴所组成的)。每个样品都要经过测试,具体来说就是用动态力学分析仪测量其在载荷下的变形程度,并在不同条件下测量样品的刚度、韧性和弹性。天然材料中的液体增强材料具有较高的粘度和体积模量,并且以类似于海洋鱼类皮肤膜的结构分层分布。

研究人员Chandra Sekhar Tiwary在“今日材料”(Materials Today)中表示:“我们希望这项通过添加软质增强剂来改善机械性能的工作会激励其他的研究人员......在如何根据这种强化机制设计出更好的复合材料方面,我们相信还有很多的天然材料可以为我们提供启迪。除了那些等待被发现出其他强化机制。”基于这种方法,他们希望可以设计出单纯的分层系统,并且还希望可以发现具有相似属性的其他液体或者是具有比液态金属性能更优异的其他材料。

来源:玻纤情报网
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