三棱藻纤维编织提升微结构生物复合材料的抗损伤性能
材料科学
2026-01-15 v2
摘要
实现复合材料的抗损伤性能是材料科学中的核心挑战。传统策略常依赖填料掺入或化学改性，这些做法可能限制能量耗散并约束结构稳定性。本文利用螺旋状三棱藻纤维的独特形貌，探讨基于物理纤维编织的增强机制。通过比较螺旋状三棱藻与其形貌直化后的对应体，孤立纤维几何参数作为决定机械性能的关键因素。三棱藻基悬浮液表现出增强的粘弹性响应及三倍的屈服应力提升。当采用以羟乙烯细胞胶（HEC）为基体的挤出式 3D 打印工艺时，编织的三棱藻使弯曲强度提升 290%，断裂功提高 15 倍。断口分析揭示从纤维间界面脱粘与拔出，转向通过编织网络的裂纹扩展，表明结构介导的增韧机制。这些发现确立了三棱藻纤维编织作为通过微结构建筑提升抗损伤性能的可扩展、物理驱动机制。
引用
@article{arxiv.2510.24970,
title = {Trichome entanglement enhances damage tolerance in microstructured biocomposites},
author = {Israel Kellersztein and Mathieu Desgranges and Chiara Daraio},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.24970},
year = {2026}
}
备注
incomplete data to support the conclusions