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来源：材料科技在线|
发表时间：2018-08-11
点击：15213
图为马齿苋（学名：Portulaca oleracea L.）种皮的特征，一种肉质植物，俗称verdolaga或purslane。 图A为马齿苋花的照片，图B为马齿苋小黑种子的照片，图C为马齿苋种皮的SEM图像，图D为马齿苋种皮的放大区域。图片来源：新罕布什尔大学（UNH）
新罕布什尔大学的研究人员受到自然界中元素的启发得到，在多肉植物和一些草类植物中能够发现精密的种皮具有拼图般波状结构，而这正是创造足够强大的新型智能材料的秘密。例如，可用于身体盔甲，屏幕和飞机面板等项目。
机械工程副教授Yaning Li表示：“种皮的主要功能是保护种子，但同时它也需要变软才能让种子发芽，因此机械性能会发生变化。通过从大自然中学习，我们可以定制特定的几何形状为智能材料创建结构，可以对其进行编程以增强强度和韧性，同时也可以灵活应对多种应用。”
种皮的构建块是星形表皮细胞，它通过之字形细胞的移动以形成紧凑的平铺外层，以更好的保护种子内部免受机械损伤和干旱，冷冻，细菌感染等环境压力。为了更好地理解种皮结构性能和微观结构的功能之间的关系，因此使用多材料3D打印设计和制造原型，并在模型上进行机械实验和有限元的模拟。
Li解释道：“想象一下窗户，或者飞机的外部，它们都是非常坚固且不易碎。我们可以利用同样的概念创造出针对不同情况下表现不同性能的智能材料，无论它是更灵活的防弹衣还是其他类似的材料。”
发表在“Advanced Materials”杂志上的研究结果表明：种皮的马赛克状瓷砖结构的波纹（又称缝线镶嵌法），在确定机械响应中起着关键作用。通常，波纹越宽，施加的载荷可以更有效地从软波状界面转移到硬质相，因此可以增加整体强度和韧性。
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