[竹节内部结构]竹节纤维结构和“结构-功能”关系不清楚

毛竹以其重量轻力学性能优良生长迅速等优点,逐渐成为替代木材和化学合成产品的可持续资源。与竹接头相比,短竹接头的力学性能似乎较弱,在工程纤维层合板的加工中经常被丢弃。但实际上,在挺拔毛竹的生存发展过程中,竹节起到了加强定点机械支撑和多向流体输送的作用。研究者认为,这种双功能或多功能的实现必然与竹节的内部结构密切相关。然而,竹节纤维的空间结构和“结构-功能”关系目前尚不清楚。

[竹节内部结构]竹节纤维结构和“结构-功能”关系不清楚 热门话题

基于新的结构发现,研究人员进一步提出了三种纤维增强结构设计方案,包括空间纤维形状保持的紧密联锁空间三轴垂直脚手架连接和各向同性吸能交织,这将为未来仿生纤维复合结构材料的研究提供新的设计方案。

此外,研究人员还利用三维X射线计算机断层扫描发现,竹节中多个方向排列的多级纤维可以实现液体的输送和交换,证实了多级纤维结构增强和液体输送的一体化设计。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,该装置具有良好的结构稳定性和蒸发效率。

本研究采用实验与理论相结合的方法,详细分析了竹节中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。这些纤维增强结构由纤维素分子纳米晶体纳米纤维微纤维和维管束组成。多尺度强韧化机制在维持竹节和竹体的结构稳定性方面起着跨尺度的协同作用。该研究将为高性能纤维复合结构材料的优化设计和制备提供指导。


发表评论

Copyright 2002-2022 by 奢苞汽车专修网(琼ICP备2022001899号-3).All Rights Reserved.