生物界中存在许多梯度结构规划的进犯与防护“东西”。这些梯度资料为我们供给了多个仿生资料规划原理。近期，中国科学技能大学中科院资料力学行为与规划要点试验室骆天治教授团队与武汉大学王正派副教授、张作启教授协作，研讨了具有防护功用的螳螂虾尾刺（矛）和寄居蟹左螯（盾）。综合利用多种试验手法提醒了从纳米标准到厘米标准的化学梯度、微观结构和力学性能之间的相关性，并经过有限元分析和3D打印技能确认了两种结构中的增韧机制和结构优化原理。相关效果别离以“Optimized Hierarchical Structure and Chemical Gradients Promote the Biomechanical Functions of the Spike of Mantis Shrimps”和“Multi-scale design of the chela of the hermit crab

  螳螂虾尾刺的外骨骼包含四个不同的结构层，每层都具有不一样的微观结构和化学成分特征。这些层状结构的部分力学性能与微结构和化学成分严密相关，几者的组合有用地约束了裂纹的扩展，一起最大极限地释放了变形过程中的应变能，进步了结构的全体耐性和强度。

  研讨人员运用3D打印技能制备了多个尾刺的仿生微结构，经过力学测验验证了Bouligand结构与径向的平行层状结构的组合能极大地进步结构全体耐性和强度这一规划理念。这为制备高强高韧的仿生复合资料提出了一条新的途径。

  寄居蟹左螯的外骨骼分为五层。相同，这些层状结构的部分力学性能与微结构和化学成分也严密相关。特别是结构中三维正交摆放的己丁质纤维经过桥接和拔出机制有用地进步了资料的断裂耐性。

  左螯穹顶状描摹的部分曲率和三明治状的层间力学性能散布，从全体上为其抗击外部进犯供给了优化的力学性能，极大的下降了结构的变形和界面应力，展现了有用的防护功用。这为抗冲击结构的优化规划供给了一种思路。

  两篇文章的榜首作者别离是中国科学技能大学近代力学系博士生李珊和硕士生林伟钦。骆天治教授、王正派副教授和张作启教授为一起通讯作者。研讨工作得到国家自然科学基金和安徽省严重科学技能专项的支撑。