中國(guó)教育報(bào)-中國(guó)教育新聞網(wǎng)訊（記者 方夢(mèng)宇）記者近日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校俞書宏院士團(tuán)隊(duì)制備出了一種結(jié)構(gòu)功能一體化設(shè)計(jì)的仿珍珠母復(fù)合材料。該復(fù)合材料不僅具備獨(dú)特的顏色可調(diào)性和優(yōu)異的透波性能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了輕量化、高強(qiáng)度、高韌性以及出色的抗沖擊性能。該研究為研發(fā)兼具隱身與防護(hù)性能的仿生材料提供新思路。相關(guān)研究成果發(fā)表于《先進(jìn)材料》。

現(xiàn)代工業(yè)對(duì)防護(hù)結(jié)構(gòu)材料的設(shè)計(jì)提出了多維度的性能要求。在實(shí)現(xiàn)輕量化的同時(shí)，必須兼顧優(yōu)異的力學(xué)性能，并針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景需要具有特殊功能。例如，通信設(shè)備的外部防護(hù)殼體需兼具出色的機(jī)械性能與優(yōu)異的透波性能。

自然界中的生物鎧甲通過相應(yīng)的設(shè)計(jì)策略既保持防御所需的機(jī)械強(qiáng)度，又能實(shí)現(xiàn)與周圍環(huán)境色度匹配的偽裝效果。其中，珍珠母憑借其精密的多級(jí)微觀結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出遠(yuǎn)超組成成分的斷裂韌性，為人工材料設(shè)計(jì)提供了重要的仿生啟示。然而，如何將這種自然界結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有效應(yīng)用于工程材料體系，特別是在具有優(yōu)異力學(xué)性能的前提下實(shí)現(xiàn)功能集成，仍然是亟待突破的一個(gè)瓶頸。

研究團(tuán)隊(duì)提出了一種雙氧化物界面設(shè)計(jì)策略，通過自蒸發(fā)組裝與高溫?zé)Y(jié)的方式制備出了新型仿珍珠母氧化鋁陶瓷基復(fù)合材料。該設(shè)計(jì)策略通過構(gòu)建氧化鋁微米片之間的礦物橋結(jié)構(gòu)，顯著提升了機(jī)械強(qiáng)度和韌性，同時(shí)利用固相反應(yīng)調(diào)控組裝微米片界面化學(xué)成分實(shí)現(xiàn)了可控著色。研究結(jié)果表明，這種仿生復(fù)合材料的斷裂韌性是商用氧化鋁陶瓷的3倍以上；其吸收的沖擊能量達(dá)到商用氧化鋁陶瓷的4倍以上。

研究團(tuán)隊(duì)基于珍珠母結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，提出了一種電磁波傳輸設(shè)計(jì)理念，其高效透波性能來源于層狀陶瓷框架與低介電常數(shù)聚合物形成的微米級(jí)透波通道、無定形二氧化硅礦物橋以及單晶氧化鋁微米片的光軸垂直取向。因此，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了力學(xué)性能與透波性能的協(xié)同增強(qiáng)。