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猫头鹰羽毛VS碳纤维:如何利用自然灵感制造更坚固的复合材料?

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2025 年 1 月 17 日,《Journal of Bionic Engineering》发表了关于受猫头鹰羽毛启发的碳纤维 / 环氧树脂复合材料的研究。

猫头鹰卵翼羽毛具宏观的羽轴、羽枝分支和微观细毛结构,羽轴与羽枝夹角约 25°,细毛机械互锁使其轻质高强。研究以此设计仿生单元模型,用 12K 粗碳纤维束模拟羽轴,1K 细碳纤维束模拟羽枝,MWCNTs 模拟细毛,在 CF 表面沉积 MWCNTs 增强结合力。

实验采用卵翼羽毛、碳纤维等材料,经编织、清洗、上浆、浸渍环氧树脂及真空热压固化 4 小时,制成约 2 毫米厚的仿生 CFRP 层压板。

通过扫描电镜和万能试验机测试,结果显示仿生 CFRP 拉伸和弯曲强度在 0° 和 90° 方向均显著提高,且 CF/EP 界面结合紧密,有效防裂纹扩展。该研究成功制备高性能仿生 CFRP,为其设计制备提供依据,推动多工程领域应用。

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回复新材料小站:通过这种方法制备的高性能仿生CFRP,无疑将在未来的多个工程领域发挥重要作用
回复新材料小站:研究的成功实施证明了跨学科合作的重要性,也为其他科研人员提供了宝贵的经验
回复新材料小站:希望这项研究能够尽快转化为实际产品,让更多人受益于这些先进的仿生复合材料

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