鹿茸纤维绕孔微结构及仿生研究

扫描电镜观察显示鹿茸皮质层是一种由矿化胶原纤维和胶原蛋白基体组成的层状天然生物陶瓷复合材料。观察也发现在鹿茸皮质层中存在许多微孔洞,而起增强作用的羟基磷灰石纤维是迂回地环绕这些孔洞,构成一种矿化胶原纤维迂回绕孔结构。基于观察的结果,建立纤维迂回绕孔结构和纤维非迂回绕孔结构复合材料细观分析模型,分析比较了纤维迂回绕孔结构和纤维非迂回绕孔结构的断裂强度,结果表明纤维迂回绕孔结构的断裂强度明显大于纤维非迂回绕孔结构的断裂强度。基于实验和分析的结果,用碳纤维和环氧树脂进行了仿生纤维迂回绕孔结构复合材料的制备,并对得到的纤维迂回绕孔结构复合材料与纤维非迂回绕孔结构复合材料进行了断裂强度的比较测试。结果显示纤维迂回绕孔结构复合材料的断裂强度明显大于纤维非迂回绕孔结构复合材料的断裂强度。