記者12月24日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校俞書宏院士團(tuán)隊通過在仿生珍珠母基元片中引入納米梯度結(jié)構(gòu)，誘導(dǎo)基元片產(chǎn)生預(yù)應(yīng)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(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化仿生結(jié)構(gòu)陶瓷性能的可行性。相關(guān)成果日前發(fā)表于《細(xì)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(jié)構(gòu)陶瓷中：一種是常見的仿珍珠母微米尺度的“磚—泥”結(jié)構(gòu)模型，另一種是廣泛應(yīng)用于生物和人工材料的納米尺度梯度結(jié)構(gòu)模型。研究人員通過構(gòu)筑氧化石墨烯與有機物的混合框架，利用框架誘導(dǎo)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(jié)果發(fā)現(xiàn)，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(xiàn)出更高的內(nèi)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(jìn)行滑動和裂紋偏轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)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(jié)構(gòu)設(shè)計增韌的可行性，為實現(xiàn)超強結(jié)構(gòu)材料的制備提供了一種策略和思路。