記者12月24日從中國科學技術大學獲悉，該校俞書宏院士團隊通過在仿生珍珠母基元片中引入納米梯度結構，誘導基元片產生預應力從而強化其強度，最終大幅提升了材料的斷裂韌性，證明了通過引入納米結構進一步優(yōu)化仿生結構陶瓷性能的可行性。相關成果日前發(fā)表于《細胞》旗下綜合性期刊《創(chuàng)新》上。
研究人員將兩種模型整合至仿生結構陶瓷中：一種是常見的仿珍珠母微米尺度的“磚—泥”結構模型，另一種是廣泛應用于生物和人工材料的納米尺度梯度結構模型。研究人員通過構筑氧化石墨烯與有機物的混合框架，利用框架誘導礦化生長的方法制備具有氧化石墨烯梯度的仿生珍珠母。
結果發(fā)現，與沒有梯度的仿生珍珠母相比，具有氧化石墨烯梯度的材料表現出更高的內部和外部斷裂韌性。納米壓痕測試表明，具有梯度的仿生珍珠母的基元片能更有效地進行滑動和裂紋偏轉，從而實現更高的外部增韌。研究人員表示，他們目前的工作證明了多尺度結構設計增韌的可行性，為實現超強結構材料的制備提供了一種策略和思路。（記者吳長鋒）
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