正弦互锁界面复合材料

强韧协同提升

通过模仿石鳖壳的正弦互锁界面，克服传统多层材料界面弱导致过早失效的问题，同时提升静态与冲击载荷下的强度和韧性。

Peng, Xianchang · Ding, Hanliang · 穆正知 · 李博 · 牛士超 · 韩志武 · 任露泉

Advanced Materials 2024

具体参数

准静态强度提升

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准静态韧性提升

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冲击强度提升

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冲击韧性提升

{'zh': '52.4', 'en': '52.4'} %

技术优势

强度与韧性同时提升

正弦互锁界面通过迫使裂纹沿曲折路径扩展，显著延长了裂纹传播距离，从而在传统叠层结构的基础上同时提高了强度和韧性。

补强传统叠层结构的弱界面

该设计将交叉叠层结构中最薄弱的界面区域转变成机械互锁的关键节点，改变了界面处的应力集中模式，避免了分层失效。

准静态与冲击加载均有效

无论准静态还是冲击加载，该复合材料的强度和韧性均有显著提升，显示出宽广的加载速率适应性。

应用场景

• 防护结构材料：兼具高强度和高韧性，可用于需要承受冲击和穿透的防护层。
• 抗冲击部件：冲击下强度和韧性分别提升 17.8% 和 52.4%，适合碰撞吸能部件。
• 机械承载结构：界面互锁设计防止分层失效，保证长期承载可靠性。
• 智能建造材料：可通过调整铺层设计实现性能定制，适配智能建造需求。