东方龙虱鞘翅微结构及力学性能研究

摘要

生物材料优化的几何拓扑和轻质高强的特点对航空航天结构和材料设计具有重要启示.用扫描电子显微镜、原子力显微镜和粗糙度仪观测东方龙虱鞘翅的表面形貌和截面微结构,结果表明其表面非常光滑,Ra0.725μm,与磨削加工表面相当;鞘翅上有规律的分布着微米级的凹陷;横截面可见交错的空腔和孔道结构,材料绕空腔或孔道成层状分布.用纳米压痕仪测试东方龙虱鞘翅的硬度和弹性模量分别为0.473 GPa和8.16 GPa,显著高于花金龟、巨锯秋甲、双叉犀金龟的值;鞘翅的机械性能有明显的分布特征,该结果为开展轻质结构的拓扑优化和复合材料设计提供了很好的启示.