文哈贝壳多级微结构特征及螺旋交叉微结构的韧性机制

使用扫描电镜(SEM)观察了文蛤贝壳的微结构。结果显示:文哈贝壳是一种由无机霰石和有机胶原质组成的多级生物陶瓷复合材料。贝壳由平行的霰石层组成,每一霰石层由长而薄的霰石片所组成,每一霰石片又是由直径在纳米尺度的霰石纤维组成;在不同霰石层中的霰石纤维具有不同的方向,它们构成一种螺旋交叉微结构。对螺旋交叉微结构和平行微结构进行了与材料断裂韧性有关的最大拔出力的比较分析,结果表明:螺旋交叉微结构的最大拔出力明显大于平行微结构的最大拔出力,螺旋交叉角越大,拔出力的差值也越大。

蛤蜊贝壳交叉铺层微结构研究

使用扫描电镜(SEM)观察蛤蜊贝壳的微结构,结果显示蛤蜊贝壳是一种由无机文石和有机胶原蛋白组成的层状生物陶瓷复合材料。观察结果也显示文石层是由长而薄的文石片所组成,并且不同层的文石片具有不同的方向,构成不同的交叉铺层微结构。在这种交叉铺层微结构中,任意文石层中的文石片都和它邻近文石层中的文石片保持一个夹角,这个夹角在贝壳的不同位置可能是不同的。根据在贝壳中观察到的交叉铺层微结构,进行了具有不同夹角的纤维最大拔出力的实验研究,结果表明具有一定夹角的纤维最大拔出力大于平行纤维的最大拔出力。纤维间的夹角越大,最大拔出力也越大。