鯨須是什么？

    鯨須是須鯨口腔中的角蛋白結構，由一系列平行排列懸掛的須板組成，上百年承受來自循環水流及捕食物的作用力為須鯨提供可靠、高效的過濾攝食功能而不發生斷裂失效，使得須鯨成為世界上體積最大的哺乳動物。天然鯨須具有優異的強韌性

    鯨須的啟示

    當前輕質高強韌的先進復合材料已應用于海洋環境，而其中斷裂韌性是高性能船艇、潛器及海洋能源設備等結構材料的重要考慮因素，該研究首次從仿生材料角度研究鯨須，闡明其抑制裂紋擴展和抗斷裂性能與其多層級遞階結構的理論關聯

C圖為鯨須的橫向微觀結構

    鯨須的夾層管狀結構類似于其他天然固體殼 - 細胞核心結構，其產生高彎曲剛度 - 重量和強度 - 重量比。 然而，與其他角質夾層結構（例如羽毛軸）相比，由于其較高的羥基磷灰石含量，鯨須更硬，因為礦物質摻入生物聚合物可提高其剛度和屈服強度。當鯨須板彎曲時，這些小管可以在彼此之間變形和剪切，該板像薄梁一樣變形。

    沿橫向生長的裂縫沿著小管被阻止并重新定向，增強了抗裂性和增加； 一旦裂縫進入小管，它就會沿管狀薄片之間的弱界面偏轉而不是穿透它們。

    從宏觀上可以看出裂紋的重新定向，同時裂紋的橋接也會很好的阻止主裂紋的擴展

    作者結合計算機模擬及高精度多材料3D打印技術設計并制備出一系列結構逐級復雜的仿生結構模型，同時探索了不同結構和微管中的物質對該模型的力學性能的影響。

    該文章由中科院深圳研究院發表在Advanced Materials上，原文鏈接：https://doi. org/10. 1002/adma. 201804574

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責任編輯：王元

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