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深圳先进院在海洋生物材料结构
-性能基础研究方面取得新进展
作者: 发表时间:2019年03月20日

 

 

  2018年11月,中国科学院深圳先进技术研究院医药所人体组织与器官退行性研究中心在海洋生物材料及仿生研究方面取得新发现和重要进展,为仿生高性能复合材料研发提供新的设计与制备思路,该研究成果以“源自海洋的设计理念:鲸须的抗断裂性”为题发表在材料领域权威期刊《先进材料》,论文第一作者以及共同通讯作者为深圳先进院天然生物与仿生材料课题组负责人王彬副研究员。

  探索天然生物材料其结构-功能机理而设计制备仿生材料已成为新材料领域的研究前沿。作为地球上生命起源之地,海洋占据了地表71%的面积,蕴藏着丰饶的然而绝大部分还未被开发研究的生物资源。一方面,海洋资源的探索与开发取决于先进材料的研发与突破;另一方面,该研究创新性提出天然海洋生物其为适应海洋环境而进化形成的结构材料可为研发海洋设备用材料提供极有价值的指导信息,即“取之于海,用之于海”,为开发海洋环境先进复合材料提供新的研发思路。

  鲜为人知的鲸须即是在材料设计与仿生方面的典范。鲸须是须鲸口腔中的角蛋白结构,由一系列平行排列悬挂的须板组成,上百年承受来自循环水流及捕食物的作用力为须鲸提供可靠、高效的过滤摄食功能而不发生断裂失效,使得须鲸成为世界上体积最大的哺乳动物。天然鲸须具有优异的强韧性,从11到20世纪一直是西方国家用来制作女士紧身塔的材料,也是阿拉斯加本地特色编篮艺术品的原材料。目前对于鲸须的研究很少,是在于对其描述性的生物学和初步的生物力学方面。

  考虑当前轻质高强韧的先进复合材料已成为应用于海洋环境的材料需求,而其中断裂韧性是高性能船艇、潜器及海洋能源设备等结构材料的重要考虑因素,该研究首次从仿生材料角度研究鲸须,其新发现与研究成果有效启发并推进海洋环境用先进复合材料的设计与研发。

  本项目受到了国家自然科学基金,深圳孔雀团队计划以及美国空军部大学联合研究计划的支持。

  论文DOI:10.1002/adma.201804574

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