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金屬納米涂層【連載二】

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金屬納米涂層【連載二】

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【 abstract 】 :
北美行業展會ThenorthAmericantradeshow

分級結構是生物體最顯著的特征,分級結構又包括兩類,第一類為宏觀結構與微觀結構具有相似性的分級結構,典型的如毛發、骨骼,這種從納米到宏觀的分級結構具有典型的分形特征。第二類為層狀分級材料,典型的如海洋貝類的殼體,貝殼為有機/無機的層狀結構,骨骼骨密質與骨松質的梯度分布,以及竹材、木材增強纖維的梯度分布等。 我們在新材料的設計和新的表面改性技術開發的時候,以天然生物材料作為我們仿生設計的藍本。天然生物材料其結構的精巧是人工材料所無法比擬的,要想人工合成與天然生物材料結構相似的材料,就要實現在納米尺度之上的材料的自組裝,隨著仿生材料科學及納米技術的不斷發展,與其它交叉學科諸如醫學、化學、物理、電子等交叉融合不斷深入,人類在實現納米尺度上的自組裝將會變成現實。  

天然生物材料大多是復合材料,它們具有分級、有序的特征。有序性是從分子到納米、微米和宏觀層次,最終在不同層次上形成不同的分級結構。天然生物材料的梯度結構是生物分級、有序特征的一種表現形式,這種分級結構使生物材料顯示出了良好的機械性能,在保持較高的強度的基礎上,材料的韌性得到改善。 

整體結構是一個由基部向上直徑逐漸遞減的圓錐形空心結構,每隔幾厘米至幾十厘米 有一個竹節,由節的橫隔壁組成一個縱橫關聯的整體,宏觀上呈現直徑遞減梯度結構。  

決定材料力學性質的主要成分,纖維管束為增強相,且是長纖維增強,分布在纖維管 束之間的薄壁基本組織起著緩沖作用,增強了竹材的彈性和韌性。纖維管束在竹材表面分布密集,而到竹材里層則漸漸稀疏,竹材纖維管束的梯度分布使竹材表面具有良好的耐磨性,縱向具有較好的韌性,整體呈現較好的強韌性。  

竹材的拉伸強度和密度曲線、楊氏模量、彎曲強度和壓縮曲線的變化趨勢和拉伸強度類似。這些性能都是在竹干的竹青部分有最高值,然后沿著厚度方向逐漸降低。纖維管束在竹材表面分布密集,而到竹材里層則漸漸稀疏,竹材纖維管束的梯度分布使竹材表面具有良好的耐磨性,縱向具有較好的韌性,整體呈現較好的強韌性。

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