“可完全替代塑料的仿生可降解结构材料问世”

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科技日报合肥11月10日电(记者吴长锋)记者从中国科技大学获悉，该校俞书宏院士团队将仿生结构设计理念应用于高性能生物基础结构材料的研发，迅速发展了被称为“定向变形组装”的新型材料的制造方法，实现了具有仿生结构的高性能可持续材料的规模化制造。 研究成果日前发表在《自然通讯》上。

许多塑料来自石油产品，由于其极端的稳定性，废弃后也难以在环境中长期分解。 现有的生物基可持续结构材料机械性能差或受到制造过程的繁杂限制，这些因素从价格和生产规模上制约了这类材料的应用。 因此，引进先进的仿生设计制造新型可持续高性能结构材料，可以大大提高这类材料的性能，扩大其应用范围，加速可持续材料向不可降解塑料的替代工艺。

珍珠母拥有的砖-泥结构兼具高强度和高韧性的优越特征。 研究者通过多尺度的仿生结构设计和表面化学控制，成功地构建了这种兼具高强韧优势的天然生物基可持续结构材料。 他们利用二氧化钛包埋的云母片作为仿生砖，一方面为结构材料提供了远远高于工程塑料的强度，另一方面由于裂纹偏转等仿生原理，大大提高了材料的韧性和耐裂纹扩展性能，成为该材料新的可持续材料

这种全天然结构材料的机械性能在温度变化时也几乎不变，在25℃到200℃的温度范围内基本稳定。 另外，热扩散系数也比许多工程塑料高。 由于这有利于散热，这种全天然仿生机器人比塑料安全可靠，在高温或可变温度下取代塑料成为可持续、轻量、高性能的塑料替代品。