Hoogwaardige geavanceerde composietmaterialen met een hoge stijfheid, kracht en uitstekende dempingsprestaties zijn dringend gevraagd in de lucht- en ruimtevaart, energie, high-speed transport en andere gebieden. Echter, het is moeilijk voor traditionele dempingsmaterialen om uit te blinken in zowel dempingsprestaties als die statische mechanische eigenschappen. In tegenstelling tot, de biologische materialen in de natuur bereiken het naast elkaar bestaan ​​van superieure statische en dempende eigenschappen door een geavanceerd microstructuurontwerp. Bijvoorbeeld, hechtdraadmozaïeken van verschillende lengteschalen worden veel aangetroffen in biologische materialen zoals schedels van dieren, specht snavels, schildpad schelpen, postelein zaden, enzovoort.

Onlangs, het onderzoeksteam van professor Wei Xiaoding van de afdeling Mechanica en Ingenieurswetenschappen publiceerde hun theoretische studies over het effect van hechtdraadstructuur op de energiedissipatie van biocomposieten in de Journal of the Mechanics and Physics of Solids . Hun werk legt de relatie vast tussen hechtgeometrie en dempingsprestaties. Het laat zien hoe biomaterialen in de natuur de structurele dragende eenheden subtiel assembleren via de hechtinterfaces om de gelijktijdige optimalisatie van uitstekend draagvermogen en dynamische energiedissipatieprestaties te realiseren. De theorie kan verklaren hoe verschillende biologische materialen hechthoeken en amplitudes van verschillende schalen hebben ontwikkeld tijdens het lange evolutionaire proces (Figuur 1).

Het team synthetiseerde verder een bio-geïnspireerde composiet met hechtinterfaces via een multi-materiaal 3D-printer. Experimenten tonen aan dat het bio-geïnspireerde ontwerp uitstekende dempingsprestaties levert en tegelijkertijd een uitstekend draagvermogen heeft. De resultaten van deze studie kunnen waardevolle richtlijnen bieden voor het ontwerp en de fabricage van een nieuwe generatie geavanceerde structurele composietmaterialen met uitstekende statische en dynamische mechanische eigenschappen.