中国科大仿鱼鳞制备人造盔甲研究取得重要进展

新华社合肥10月12日电(记者吴兰)记者12日从中国科技大学获悉，中国科技大学仿毛皮鱼规模的人工装甲制备研究取得重要进展——组装成宏观三维复合材料可以有效降低外界刺激造成的“杀伤力”。

随着高科技领域对高性能防护材料需求的不断增加，现有防护材料的局限性逐渐显现，如金属密度高、陶瓷脆性大、纤维复合材料硬度低。

最近，加州大学伯克利分校的罗伯特·里奇教授的研究小组揭示了“巨嘴鱼”(亚马逊河中的一种淡水鱼)抵御“食人鱼”可怕攻击的机制。研究发现，“团头鲂”的鳞片具有特殊的微纳结构，这是防止其被咬的关键。

然而，目前在宏观尺度上仍然缺乏灵活高效的一维微纳纤维单元组装和排列技术，制备类似于天然毛皮和鱼鳞结构的宏观仿生防护材料仍然是一个挑战。

最近，由中国科技大学于书鸿教授领导的仿生研究团队，在深入了解微纳米结构和毛皮鳞片强韧化机理的基础上，首次提出了单向/多向刷洗和螺旋层压相结合的高效仿生组装策略，实现了宏观尺度上对一维微纳米纤维空间排列的灵活操控。

研究人员利用生物相容性羟基磷灰石微纳米纤维作为组装元件和其他高效仿生组装策略，成功制备了具有天然毛皮状鱼鳞螺旋胶合板结构的宏观三维复合材料。通过拉伸和弯曲载荷试验等手段，研究小组证实仿生螺旋结构材料的强韧化机理与天然毛皮鳞片非常相似。

力学实验结果表明，所制备的复合材料的抗弯强度和断裂韧性均优于许多天然生物材料、人工仿生合成材料如合成珍珠母和其他现有工程材料如氧化铝基陶瓷。

据介绍，这种仿生设计和制备策略可以推广到其他微纳材料系统，具有可编程控制、可扩展性和低能耗的优点，为设计和制备更先进的基于微纳纤维的仿生复合材料提供了一种可行的制造方法。

赫尔穆特·C？lfen教授认为，该研究在一定程度上缩小了微纳仿生设计与未来工程制造的差距，为设计更多微纳纤维增强的先进仿生材料用于实际应用开辟了一条道路。(结束)