頭足綱與腹足綱貝殼材料的結(jié)構(gòu)和性能.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，人們需要不斷開(kāi)發(fā)高性能的新材料來(lái)滿足日新月異的各種高新技術(shù)需要，尤其是仿生材料越來(lái)越引起材料學(xué)家們的重視，仿生材料工程也是開(kāi)發(fā)新材料最重要的手段之一?，F(xiàn)在研究較多的軟體動(dòng)物貝殼就是一種有生命系統(tǒng)參與合成的天然的生物礦化材料。 本文以頭足綱鮑魚(yú)殼和腹足綱香螺殼為對(duì)象，研究了這兩種貝殼的結(jié)構(gòu)與材料性能之間的關(guān)系。利用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)等對(duì)貝殼的組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，利用三點(diǎn)彎曲、納米壓痕等對(duì)貝殼的

2、力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，利用密度測(cè)量、熱分析和傅里葉紅外光譜等對(duì)貝殼的物理性能進(jìn)行測(cè)試，從而探討貝殼的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，為仿生材料的發(fā)展提供一些試驗(yàn)方法和結(jié)論。 試驗(yàn)結(jié)果表明：鮑魚(yú)殼和香螺殼主要是由方解石和文石構(gòu)成的，且鮑魚(yú)殼有著“磚墻”式的文石層，香螺殼有著“交錯(cuò)紋片”式的文石層。通過(guò)SEM在新鮮鮑魚(yú)殼的斷口處觀察到了粘連物質(zhì)，分析認(rèn)為這種粘連物質(zhì)為有機(jī)質(zhì)。貝殼的力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，鮑魚(yú)殼的強(qiáng)度和韌性都比香螺好，加熱后貝殼的力

3、學(xué)性能明顯下降，對(duì)于不同生長(zhǎng)期貝殼的力學(xué)性能隨著生長(zhǎng)期的增加而增強(qiáng)。納米壓痕試驗(yàn)中，鮑魚(yú)殼的截面硬度高于層面。隨著加熱溫度的升高，鮑魚(yú)殼和香螺殼的密度都逐漸減小，但在相同條件下，鮑魚(yú)殼的密度始終比香螺殼的密度大，這也說(shuō)明，鮑魚(yú)殼中有機(jī)質(zhì)的含量要高于香螺殼，另外，由于加熱前后變化的主要是貝殼中的有機(jī)質(zhì)，故認(rèn)為貝殼中的有機(jī)質(zhì)含量雖然很少，但卻對(duì)貝殼的宏觀力學(xué)性能起著極其重要的作用。熱分析試驗(yàn)結(jié)果表明，鮑魚(yú)殼珍珠層粉末的相變溫度約為410℃，