蚌“铰链”为新型柔性耐疲劳材料的设计提供了新的途径

发布时间：2024-04-17 06:15:02 来源：俗谚口碑网 作者：娱乐

科技日报记者 吴长锋。铰链

你用过折叠手机吗？你想尝试折叠屏幕，新型新但又担心折痕吗？大自然的柔性力量将解决这个问题。河流和湖泊中随处可见的耐疲蛤蜊一生中需要数十万次重复的开合运动，但它们可以始终保持稳定状态，劳材料不变形。设计它们的提供途径双壳连接背脊起着关键作用的“铰链”——贝脊给了科学家灵感。

贻贝和贻贝“铰链”。铰链中国科技大学供图。新型新

记者23日从中国科技大学获悉，柔性余书红院士团队和吴恒安教授团队成功揭示了蚌“铰链”变形生物矿化组织的耐疲抗疲劳机制，发现了结合多尺度结构设计和成分固有特性的劳材料抗疲劳新策略，研究结果于6月23日发表在《科学》上。设计

研究人员探索了蛤蜊“铰链”折叠扇形组织的提供途径设计原理，发现生物组织可以在蛤蜊壳重复打开和关闭运动，铰链可以承受较大的变形，同时可以长期保持结构和功能的稳定，即使在1.5万次循环后，生物组织仍能稳定发挥作用，无明显的疲劳行为。

为了研究这种生物材料的组成、结构以及它们与材料最终性能之间的关系，研究团队使用数学相似的方法来模拟变形过程中蛤蜊“铰链”的状态。铰链区域可分为两个不同的区域：外韧带（OL）折叠扇形矿物组织区域（FFR）。在双壳闭合过程中，OL拉伸，承受主要周向应力，储存大部分弹性应变能；FFR区域沿周向弯曲，并在有限的径向变形下提供强大的径向支撑固定OL。研究人员揭示了该矿物中从宏观到微纳米尺度的多层次结构设计，使该组织具有高变形性和高抗疲劳性。

本研究为未来柔性功能材料的组装设计提供了新的仿生模型，为延长材料的使用寿命提供了新的解决方案，对未来柔性抗疲劳材料的开发具有重要的指导意义。

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