三角帆蚌珍珠质层结构和珍珠质涂层的研究

利用扫描电镜和光学显微镜对三角帆蚌贝壳和珍珠的珍珠质层微观结构进行了分析研究, 发现贝壳的珍珠质层中存在异常的结构带, 主要有柱状珍珠质带, 针状晶体带以及棱柱状晶体带. 其中柱状珍珠质带中, 单片文石板片的厚度超过1μm, 是正常珍珠质中文石板片厚度的两倍. 而对正常珍珠的珍珠质层的大量观察却未发现类似的异常结构. 分析认为这可能是因为贝壳珍珠质的矿化微环境与珍珠的珍珠质矿化微环境不同导致的. 并利用圆柱形珍珠囊在钛金属牙种植体表面制备的珍珠质涂层具有沿整个圆周面均匀生长的特点.     

淡水三角帆蚌贝壳珍珠质的同步辐射XRD研究

利用同步辐射XRD研究淡水三角帆蚌贝壳珍珠质的内应力和珍珠质中单个文石板片的微结构, 发现淡水三角帆蚌贝壳珍珠质中单个文石板片内存在晶内有机物, 且该晶内有机物导致珍珠质层中产生拉应力. 这一拉应力沿不同晶向呈现强烈的各向异性, 表明晶内有机物在文石板片内很可能以某一特定的方式排列. 同步辐射XRD图谱的线形分析进一步证实淡水三角帆蚌贝壳珍珠质中的晶内有机物吸附于文石板片的(002)晶面. 这些研究结果将促进珍珠质矿化及强韧化机制的研究, 为设计高性能无机-有机复合材料及培育珍珠提供科学的根据.     

珍珠层基本结构单元——文石板片的研究进展

珍珠层很久以来就是生物矿化及仿生材料领域的经典研究对象之一,然而关于其基本单元——文石板片的形貌、纳米结构及形成机理仍未取得一致意见,故对其形貌、纳米结构及形成机理进行综述。目前,珍珠层的形成机理均是基于成熟板片结构间接推断出来的,因此观察珍珠层板片的整个形成过程,尤其是对不成熟板片的观察,从而探讨其形成机理是今后的研究方向。另外,穹顶状板片这一类新型文石板片的研究还处于初步阶段,尚有较大的研究空间。     

双壳纲三角帆蚌贝壳的三维微结构及其化学组成研究

通过场发射扫描电镜(FE-SEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线粉晶衍射(XRD)对淡水三角帆蚌贝壳各壳层的微结构特征及化学组成进行较系统的对比研究。结果表明:在贝壳的垂直生长层方向,最外层的角质层可细化为外角质层与矿化区,其中在贝壳的不同区域中该角质层的厚度存在明显差异;棱柱层中的棱柱与外层的角质层及内层的珍珠层文石板片呈近垂直交接,棱柱层的厚度在贝壳的不同位置同样存在差异;首次发现珍珠层中文石板片的厚度从接近棱柱层一端至珍珠层内侧面逐渐变厚,该结论与前人的文献报道恰好相反。基于本研究的结论,推测贝壳中复合的微纳米结构与化学组成共同决定了软体动物贝壳优异的力学性能。     

鲍鱼壳珍珠层无机文石片的层状微结构研究

贝壳珍珠层是软体动物壳的最内层,经过若干世纪的自然进化,贝壳珍珠层形成了优良的微结构,并使贝壳具有了相当高的强度、刚度及断裂韧性.本文利用扫描电镜(SEM)观察了鲍鱼贝壳珍珠层的主要微结构特征,发现其是由层状的无机文石片和有机胶原蛋白质组成的生物陶瓷复合材料.根据发现的贝壳珍珠层层状微结构特征,建立贝壳珍珠层三维有限元模型,并用此模型分析了珍珠层的拉伸屈服极限与无机文石片拉伸屈服极限及其厚度的关系,研究表明珍珠层的屈服极限随无机文石片屈服极限的增加和无机文石片厚度的减小而增加.     

贝壳珍珠层断裂过程的原位观察及其增韧机制分析

天然生物材料的组织结构特征及其与性能间的关系研究对于材料的仿生设计有重要意义.本文利用扫描电镜原位观察了受拉伸载荷作用下珍珠层中裂纹的萌生及扩展方式,并结合SEM和TEM技术研究了贝壳珍珠层微观组织结构,探讨了裂纹扩展过程中的增韧机制.结果表明,珍珠层相邻片层凹凸镶嵌互补,多边形文石晶体是由纳米级颗粒构成的多晶体.裂纹偏转,有机物桥联,纤维拔出,小孔聚结等多种增韧机制在裂纹扩展过程中协同作用,都源自珍珠层独特的微观结构,并提出片层的球冠型结构是导致珍珠层具有超常韧性的机制之一.     

珍珠的成分、微结构及成因研究

综述了现有珍珠中无机成分、有机质、微量元素、珍珠层仿生学等相关研究领域的进展,重点探讨了结晶多型与无机相转变、有机质作用、微环境影响等问题。珍珠微结构成因理论包括"隔室"说、矿物桥说、模板说、多模板成因说等,在研究珍珠层形成机制时应综合考虑微环境、有机质及无机成分在无机晶体成核、结晶、长大各个阶段所起的作用。     

贝壳珍珠层的研究现状

贝壳中的珍珠层是由占壳重95%的CaCO3晶体和占壳重仅5%的有机体构成的一种优异的天然纳米复合材料.对珍珠层的研究现状和最新进展进行了评述.重点介绍了珍珠层形成机制中的隔室说、矿物桥说、模板说和多模板二步成因假说等4种学说,及裂纹的偏转、纤维的拔出、有机质的桥连、矿物桥机制和凹凸镶嵌结构等5种增韧机理,简述了珍珠层的组成和微结构,指出了珍珠层研究中有待解决的问题.     

Al-Si镀层热成形零件表面颜色差异性研究

目的研究加热温度、加热时间等工艺参数对Al-Si镀层材料在热成形过程中存在的表面颜色差异、镀层厚度和扩散层厚度的影响规律,及影响零件表面颜色差异的主要原因。方法在不同加热时间及加热温度条件下,对厚度为1.0 mm的新日铁Al-Si镀层材料进行热冲压试验,测量热成形零件的镀层厚度和扩散层厚度,并对典型不同颜色零件表面进行SEM及EDS分析研究。结果 Al-Si镀层热成形零件表面颜色与加热温度和加热时间存在较好的对应关系,同时镀层厚度及扩散层厚度随着加热时间的增加及加热温度的提高而增大,Al-Si镀层热成形零件表面的颜色与镀层中不同铁氧化物的混合比例存在较好的对应一致性。结论Al-Si镀层热成形零件表面颜色的状态可以间接反应镀层厚度及扩散层厚度。     

三角帆蚌贝壳的微结构及尺寸变化特征

天然生物经历了亿万年的不断进化,已经形成了近乎完美的结构。天然生物材料结构的研究是仿生研究的基础,本文以三角帆蚌贝壳为研究对象,利用SEM和AFM,描述了三角帆蚌贝壳的微结构特征,包括其角质层、棱柱层、珍珠层及界面和晶带的形貌,揭示文石晶片及各层间的尺寸变化规律。研究表明:角质层内部分布大量裂纹,珍珠层与棱柱层无明显过渡界面,珍珠层内发现条状晶带结构缺陷;贝壳壳体和珍珠层厚度随0生长线向外呈现先增大后减小的变化趋势,且单层文石晶片的厚度不均,最厚处可达最薄处的2倍多。对三角帆蚌贝壳的结构进行了深入研究,为其优异的力学性能提供了理论依据,为未来的仿生结构设计提供了新思路和新想法。