记者 高志民

本报讯（记者 高志民）河蚌是一种常见的淡水蚌类。它在滤食时，两片外壳要不断打开关闭、打开关闭……这样的重复运动在其一生中会进行数十万次。两片外壳连接的部位就是铰链，在开合运动中它要承受反复变形，却能一直保持功能稳定而不失效。日前，中国科学技术大学（以下简称中国科大）俞书宏院士团队联合吴恒安教授团队，破解了河蚌铰链耐疲劳的奥秘，发现了一种多尺度结构设计与成分固有特性相结合的抗疲劳新策略，并提出一种耐疲劳材料设计的新思路。

研究人员探明了河蚌“铰链”中折扇形组织的设计原理，发现这种生物组织可以在河蚌双壳重复打开和关闭运动期间，能承受较大的变形，同时可以长期保持结构和功能的稳定，即使经过150万次循环，这种生物组织仍能稳定发挥作用并且没有表现出明显的疲劳行为。

研究团队利用数学近似的方法对河蚌“铰链”在变形过程中的状态进行模拟。铰链区域可以分为两个不同的区域：外韧带（OL）和折叠扇形矿物组织区域（FFR）。在双壳闭合过程中，OL发生拉伸，承担主要的周向应力并储存大部分弹性应变能；FFR区域沿周向弯曲变形，并在受限的径向变形下提供强大径向支撑固定OL。研究人员揭示了这一从宏观到微纳米尺度的多级结构设计，这种设计原则赋予了该组织高变形性、高耐疲劳性。

该项研究为今后柔性功能材料的组装设计提供了一种全新的仿生模型，为延长材料使用寿命提供了新的解决方案，对未来柔性耐疲劳材料的研制具有重要的指导意义。

《 人民政协报 》 （ 2023年06月29日 第 07 版）

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