鲸须是什么？

    鲸须是须鲸口腔中的角蛋白结构，由一系列平行排列悬挂的须板组成，上百年承受来自循环水流及捕食物的作用力为须鲸提供可靠、高效的过滤摄食功能而不发生断裂失效，使得须鲸成为世界上体积最大的哺乳动物。天然鲸须具有优异的强韧性

    鲸须的启示

    当前轻质高强韧的先进复合材料已应用于海洋环境，而其中断裂韧性是高性能船艇、潜器及海洋能源设备等结构材料的重要考虑因素，该研究首次从仿生材料角度研究鲸须，阐明其抑制裂纹扩展和抗断裂性能与其多层级递阶结构的理论关联

C图为鲸须的横向微观结构

    鲸须的夹层管状结构类似于其他天然固体壳 - 细胞核心结构，其产生高弯曲刚度 - 重量和强度 - 重量比。 然而，与其他角质夹层结构（例如羽毛轴）相比，由于其较高的羟基磷灰石含量，鲸须更硬，因为矿物质掺入生物聚合物可提高其刚度和屈服强度。当鲸须板弯曲时，这些小管可以在彼此之间变形和剪切，该板像薄梁一样变形。

    沿横向生长的裂缝沿着小管被阻止并重新定向，增强了抗裂性和增加； 一旦裂缝进入小管，它就会沿管状薄片之间的弱界面偏转而不是穿透它们。

    从宏观上可以看出裂纹的重新定向，同时裂纹的桥接也会很好的阻止主裂纹的扩展

    作者结合计算机模拟及高精度多材料3D打印技术设计并制备出一系列结构逐级复杂的仿生结构模型，同时探索了不同结构和微管中的物质对该模型的力学性能的影响。

    该文章由中科院深圳研究院发表在Advanced Materials上，原文链接：https://doi. org/10. 1002/adma. 201804574

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责任编辑：王元

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