仿生夹层结构具有优异的抗冲击特性2024-07-18 08:36:21
ZHAO等受天然蜘蛛网的启发，采用双射流同步静电纺丝法制备了多尺度结构的聚乳酸纳米纤维膜，这种具有蜘蛛网状的纤维膜有更优异的过滤性能和良好透气性，层状结构的形成增强了纤维膜的疏水性和机械强度，能承载更大的载荷和抵抗弹性变形，具有良好的韧性。SHI等采用生物3D打印技术制备了仿生莲藕结构支架，这种结构结合了空心薄壁多孔结构和横截面致密多孔结构的特点，引入等质量的空心圆管和空心方管，通过横向载荷和准静态力学模拟实验发现该支架具有优良的抗压抗弯性能，通过有限元分析发现该结构具有一种负泊松比特性，显著增强了承载特性。CHEN等采用短切玄武岩纤维为增强材料和双酚A二缩水甘油醚环氧树脂为基体材料，提出了一种仿生全集成蜂窝板小梁结构的设计方法，该仿生结构具有良好的力学性能，并且质量和压缩强度都优于同类仿生结构；通过对仿生蜂窝板的结构进行优化，克服了小梁结构在抗压性能方面的弱点，在失效前表现出优异的完整性和抗压性能。
CHEN等受生物结构优化材料设计的启发，通过仿生甲虫前翅的结构发现，纤维交联形成的网状结构提高了二维强度；在层压层之间通过小梁结构提高了三维强度，这种层层堆叠的结构有利于加强支架的力学性能。FU等设计了6种不同截面构型的仿生竹管结构，通过研究“X”形截面构型肋角、中心距和肋骨厚度的影响发现，仿生结构的能量吸收明显高于传统的多细胞管，竹竿的空心圆柱形分布相对均匀，使支架具有优越的结构稳定性和较强的抗弯曲变形能力。
ZHANG等根据红耳龟壳背甲的结构和各层特征，考虑壳背甲的精细结构，将碳纤维和发泡硅橡胶材料制成了一种仿生龟壳背甲的夹层结构，通过低速冲击实验和有限元仿真分析发现：在受到低速冲击载荷时，大部分能量在切向方向上消散，一小部分能量在法向方向上消散，夹层结构的吸收能量和比能量吸收增加，这使得仿生夹层结构具有优异的抗冲击特性。
出自《骨组织工程中传统与仿生支架结构设计的差异》赵越，许燕，周建平.
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