普林斯顿大学研发超强抗裂水泥：灵感来自牡蛎壳

普林斯顿大学研发超强抗裂水泥：灵感来自牡蛎壳

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https://new.qq.com/rain/a/20240719A04IVV00

2.

https://asknature.org/zh-CN/%E9%9D%A9%E6%96%B0/%E5%8F%97%E8%B4%9D%E5%A3%B3%E5%BD%A2%E6%88%90%E5%90%AF%E5%8F%91%E7%9A%84%E7%A2%B3%E5%B0%81%E5%AD%98%E6%B0%B4%E6%B3%A5/

3.

https://www.biomimicrytaiwan.com/archives/portfolio/%E6%B7%A8%E6%B0%B4%E5%BC%B7%E5%8C%96%E9%80%8F%E6%B0%B4%E7%A3%9A

4.

http://www.hebeikj.com/abc/2176.html

近日，普林斯顿大学工程团队在建筑材料领域取得重大突破，研发出一种新型水泥复合材料。这种材料的抗裂性能是标准水泥的17倍，延展性更是高达19倍。这一创新成果的灵感竟然来自自然界中的牡蛎壳和鲍鱼壳，展示了仿生学在现代工程材料研发中的独特魅力。

研究团队在观察生蚝壳时发现，其内部结构呈现出独特的分层特征。每一层都由硬质的六角形矿物片和柔软的生物聚合物组成，这种结构不仅坚硬，还具有出色的韧性和抗裂性。受此启发，普林斯顿大学的研究人员开始尝试将这种自然界的精妙设计应用到水泥材料中。

研究团队采用了一种新颖的材料制备方法。他们首先使用波特兰水泥浆作为基础材料，然后通过激光技术在水泥浆片上雕刻出六角形凹槽。这些凹槽片被交替堆叠起来，中间夹有薄聚合物层。最特别的是第三种设计方案，研究人员完全切穿水泥浆，形成由聚合物层连接的分离六角形片，这种结构与珍珠层中霰石和生物聚合物的排列方式极为相似。

为了测试新材料的性能，研究团队进行了严格的实验。他们制作了三种不同类型的梁，并通过缺口三点弯曲试验来评估其抗裂性。实验结果显示，具有交替层的梁（无论是带槽的还是不带槽的）都表现出更高的延展性和抗开裂性。而最令人惊喜的是第三种类型，其延展性是固体水泥浆梁的19倍，断裂韧性更是高达17倍，同时保持了几乎相同的强度。

这一突破性发现不仅对建筑材料领域具有重要意义，还可能为其他脆性陶瓷材料的改进提供新的思路。从高层建筑到精密瓷器，从海洋工程到医疗设备，这种兼具强度和韧性的新型材料都有广阔的应用前景。通过模仿自然界的精妙结构，科学家们正在为人类创造更安全、更耐用的基础设施。

这一研究成果发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）期刊上，由普林斯顿大学土木与环境工程系的Reza Moini教授领导。这项研究不仅展示了仿生学在材料科学中的巨大潜力，也提醒我们，自然界中蕴藏着无数值得学习的智慧。通过不断探索和创新，人类可以开发出更多具有优异性能的新材料，为各个领域带来革命性的进步。