鱼皮的优异损伤容限
生物物理
2023-02-01 v1
摘要
皮肤是许多动物最大的器官。其抵御恶劣环境和捕食者攻击的保护功能使得高机械强度成为一项至关重要的特性。在此，我们测量了鲈鱼皮的机械性能，发现鱼皮具有高延展性，断裂应变高达 30-40%，断裂强度为 10-15 MPa。鱼皮表现出应变硬化行为。拉伸可以有效消除预先存在的孔洞和边缘缺口附近的应力集中，表明鱼皮具有高度的损伤容限。我们的测量确定了数毫米的缺陷不敏感长度，超过了大多数工程材料。鱼皮的应变硬化与损伤容限可以通过胶原蛋白网络的基于代理模型来解释，在该模型中，由纳米原纤维组装而成的承重胶原蛋白微纤维在拉伸时发生伸直与重新取向。我们的研究启发了薄、柔韧但高度抗断裂且广泛适用于软体机器人的人工皮肤的开发。
引用
@article{arxiv.2210.14651,
title = {Superior damage tolerance of fish skins},
author = {Emily Zhang and Chi-Huan Tung and Luyi Feng and Yu Ren Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.14651},
year = {2023}
}