贝壳珍珠层结构仿生复合材料研究.pdf

节选段落一：
2结果与讨论
2．1 庶生负壳珍珠层的微观结构研究
图t为原生贝壳断口的SEM照片。由图1可
以看出，两种贝壳具有较为相似的微观结构，大致可
【a) 【b)
r鲍鱼壳：b--扇贝壳
图1原生贝壳断El的SEM照片
分为3层。其中外层为角质层，厚度较薄；中层为棱
柱层，由柱状方解石紧密排列组成；内层为珍珠层，
由文石板片构成，板片在二维方向上排列成微层，进
而形成珍珠层。
图2为原生贝壳断面珍珠层部分的SEM照片。
图3是原牛贝壳断面珍珠层部分的斜向SEM照片。


节选段落二：
因此，贝壳珍珠层的结构可以
抽象成硬相材料与软相材料交替叠合的多层增韧结
构模型。
2．2 贝壳珍珠层结构仿生复合材料的结构设计
根据由贝壳珍珠层的结构抽象建立的软、硬相
材料交替叠合的多层增韧结构模型，设计了贝壳珍
珠层结构仿生复合材料，其结构见图5。
氧化铝陶瓷
树脂基复合材料
图5 贝壳珍珠层结构仿生复合材料结构示意图
该结构材料的强度主要南硬相层的强度决定，
其韧性主要是由软相层对裂纹的偏折决定。软相层
及其界面性能对复合材料性能的影响极大，因为过
强的粘接强度无法体现层的特点，不能通过脱层、摩
擦对断裂能进行吸收。


节选段落三：
对
于贝壳珍珠层结构仿生抗弹复合材料，随着载荷的
增加，裂纹首先在氧化铝薄片陶瓷层内生成而后扩
展导致表层氧化销硬相层断裂，在载荷一位移曲线
上表现为载荷的突然下降。裂纹扩展到树脂／氧化
铝界面处受阻，由于界面结合良好，此时并不发生明
显脱层，在随后的变形过程中，纤维树脂层承受的载
荷增加，并通过结合良好的界面对表层氧化铝层未
开裂部分继续传递载荷，从而导致第一层复合材料
层断裂及氧化铝陶瓷层第二次及更多次数的断裂，
当第二层氧化铝所受应力超过其断裂应力时，裂缝
在第二层中扩展，如此重复多次，出现一些锯齿形波
动，直至材料最终断裂。