-仿生复合材料

“荷叶效应”
仿“荷叶效应”的超疏水材料
超疏水原理：
超疏水表面：
仿“荷叶效应”的超疏水材料之应用
碳纳米管
A：透明空心管状结构 B：类似竹子的节状结构 组成：碳95Biblioteka Baidu30%，氮0.81%，氧：3.51%，铁： 0.32%
仿“荷叶效应”的超疏水材料之应用
超疏水性的应用
立体各向异性的 阵列碳纳米管薄膜
仿生复合材料
材0902-1
1
复合材料的疑难问题
•连续纤维的脆性和设计困难 •纤维易由基体拔出导致增强失效 •晶须的长径比不易选择 •寻求陶瓷基复合材料增韧方法遇到困难 •寻找复合材料损伤性能的恢复方法和内部裂纹的 愈合方法
仿生力学分析 微观结构
优良性能 因素
微观组织 模型
设计 研制
仿“荷叶效应”的超疏水材料
间距（μm）
接触角（度）
20
162.7
15
159.6
10
154.2
6
153.8
横向和纵向碳纳米管阵列结构的共存 ，使得在不改变薄膜表面的化学 组成的情况下，仅仅调整结构参数（间距），薄膜能从超亲水变化到 超疏水。
仿“荷叶效应”的超疏水材料之应用
高温裂解酞菁金属配合物生长碳纳米管薄膜
表面 接触角（度）
石墨 86
阵列碳纳米管 161
仿“荷叶效应”的超疏水材料之应用
极高的疏水性
仿“荷叶效应”的超疏水材料之应用
家电行业 空调、冰箱（冷柜）电学、磁学和力学性质 卫星天线
仿“荷叶效应”的超疏水材料之应用
防腐，防水防污，自洁
仿“荷叶效应”的纳米仿生防水材料
泥乳胶漆涂料
仿“贝壳珍珠层结构”的层状结构陶瓷复合材料
贝壳珍珠层结构仿生复合材料
贝壳珍珠层结构仿生复合材料
• 贝壳珍珠层的结构 文石片（95%） 蛋白质多聚糖基体（5%） 硬相材料与软相材料交替叠合的多层增韧结构模型
贝壳珍珠层结构仿生复合材料
贝壳珍珠层结构仿生复合材料
制备工艺：
贝壳珍珠层结构仿生复合材料
贝壳珍珠层结构仿生复合材料
力学性能优越， 质轻 。预处理(机械、化学) 热塑性树脂 应力松弛明显，抗冲击性能好，断 面延伸率好
增加了断裂界面 在完全破坏失效之前具有可以经受较大变形
仿生陶瓷复合材料之应用
密度小、 高硬度、高耐磨性、高压缩强度和高应力值 --弹道性能 坦克，直升机，人体的防弹装甲。 耐高温、耐磨损、自润滑、变形小 --高温磨损条件的部件材料 枪，炮、火箭、导弹的内衬材 料 抗氧化、抗酸碱腐蚀、抗冲刷 --军舰、潜艇等的表面层、深水下的鱼类发射罩、核武器防 护层、防辐射的视窗材料
贝壳珍珠层结构仿生复合材料
贝壳珍珠层结构仿生复合材料
• 粉碎碎性解体破坏
贝壳珍珠层结构仿生复合材料 尺寸一定的弹孔
贝壳珍珠层结构仿生复合材料
裂纹在氧化铝硬相 层断裂; 树脂/氧化铝界面处 受阻,无脱层; 继续传递载荷，直 至最终断裂。
1：非脆性断裂行为 2：脆性断裂特征
贝壳珍珠层结构仿生复合材料