我国科学家解析竹节内多级次纤维结构

互推小编 2023-05-21

中国青年报客户端讯（王敏中青报·中青网记者王海涵王磊）近日，中国科学技术大学俞书宏院士团队运用多尺度成像和多模态力学性能研究的协同策略，系统分析并明确了竹节内的空间多级次纤维组装结构。成果发表于《国家科学评论》，研究为今后开展仿生纤维复合结构材料的创制研究提供新的设计方案。

竹节空间异质多级次微纳纤维结构。中国科大供图

毛竹凭借较轻的重量、迅速生长等优势，逐渐成为替代木材和化学合成品的一种可持续资源。与竹间相比，短小的竹节似乎机械性能较为薄弱，其在工程纤维层合板加工中往往被废弃。但实际上，在高大笔直的毛竹生存发展进程中，竹节发挥了定点机械支撑强化和流体多向输运等方面作用。科研人员认为，这种双功能或多功能的实现必然与竹节内部结构紧密相关，然而目前有关竹节的空间纤维结构和“结构-功能”关系仍不清楚。

研究人员还运用三维X射线计算机断层扫描术，发现竹节内多向排布的多级次纤维可实现液体输运交换，并证实了多级次纤维结构增强和液体输运的一体化设计。受此多功能集成的启发，设计了一种基于竹节的光热水蒸发装置，该装置表现出良好的结构稳定性和蒸发效能。

这项研究运用了实验和理论相结合的手段，详细解析了竹节内复杂的纤维结构特征，提炼并验证了三种纤维增强结构方案。研究将为高性能纤维复合结构材料的优化设计与制备提供指导。

来源：中国青年报客户端

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