仿生层状骨架结构的可控构筑及其显微结构表征

发展兼具轻质、高强、高韧的高性能新材料始终是工程材料领域长期追求的目标之一。然而,高强和高韧、高强和轻质之间通常是相悖的。自然界中很多天然材料巧妙地解决了这一问题,受此启发,采用冰模板法实现了一系列仿生层状骨架结构的可控制备,并利用扫描电子显微镜对其显微结构进行了系统的结构表征,这些骨架结构有望成为新的结构增强基元,实现复合材料力学性能的提升。实验结果表明:与单向冰模板法相比,双向冰模板法制备的层状结构具有更高的有序度;通过精准调控浆料中氧化铝的含量,实现了层间次级结构从凸起、半连接到完全桥连的可控制备;同时,氧化铝层厚度可实现由8μm~20μm,层间距由65μm~50μm的连续可控调节;值得注意的是,双向冰模板法制备层状骨架的实验方法具有普适性,成功实现了多种层状陶瓷基、金属基骨架结构的可控制备。