目前，材料科學家可以采取從大自然中學習的方法來研究天然材料的結構-性能關系。
在這里，牛津大學Thomas James Marrow，韓國科學技術院Soon Hyung Hong，韓國科學技術研究院Jun Yeon Hwang介紹了一種受大自然啟發的復合結構，展示了具有特定拓撲紋理的粒狀構建塊的分層組裝。
文章要點
1）通過將晶粒取向的概念應用于每個構建塊內部以誘導定制的抗裂性，提高了所得結構的結構復雜性。六邊形粒狀構建塊中填充了平行取向的細絲束，由于嵌入了纖維增強材料，這些細絲束可用作具有高各向異性的剛性塊。工藝誘導的界面空隙提供了優先裂紋路徑，并與裂紋進行了戰略性整合，以提高宏觀尺度上的斷裂韌性。
2）研究人員討論了局部/全局取向、堆疊順序、特征尺寸和粒狀塊的梯度組裝對裂紋容忍行為的結構影響。交替堆疊順序會誘導裂紋沿阻裂器方向擴展，從而使斷裂能量比相同的鋪層堆疊順序高出 2.4 倍。特征尺寸從粗到細或從細到粗的梯度排列導致剛度和韌性共存。
研究人員將晶體學概念應用于復雜復合材料結構的方法啟發了原始斷裂力學模型。
參考文獻
Yu, S., Park, S., Lee, K.T. et al. On the crack resistance and damage tolerance of 3D-printed nature-inspired hierarchical composite architecture. Nat Commun 15, 9532 (2024).
DOI：10.1038/s41467-024-53850-w
https://doi.org/10.1038/s41467-024-53850-w
