天然生物材料大变形的纳米结构机制

摘要

贝壳珍珠母是一种具有优异力学性能的天然生物陶瓷层状复合材料，已成为当前高性能工程材料仿生研究的重要目标。本文对珍珠母的变形进行了实验测试和分析，结果表明：珍珠母的大变形均由文石晶片层间的相对滑移所引起。当对珍珠母做层向拉伸时，滑移区仅出现在珍珠母结构中每个层片的搭接区域;当对珍珠母做层向剪切时，滑移区出现在珍珠母结构中每个层片的整个区域。根据珍珠母的“砖-桥-泥”微结构模型，进一步的研究指出：矿物桥作为软界面层的主要承载结构，它控制着珍珠母的变形和破坏，是珍珠母优越力学性能的一个重要因素。例如：矿物桥之间的攀爬造成了材料的体积膨胀，成为珍珠母特有的一种增韧途径。