頭足綱與腹足綱貝殼材料的結構和性能.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，人們需要不斷開發(fā)高性能的新材料來滿足日新月異的各種高新技術需要，尤其是仿生材料越來越引起材料學家們的重視，仿生材料工程也是開發(fā)新材料最重要的手段之一?，F(xiàn)在研究較多的軟體動物貝殼就是一種有生命系統(tǒng)參與合成的天然的生物礦化材料。 本文以頭足綱鮑魚殼和腹足綱香螺殼為對象，研究了這兩種貝殼的結構與材料性能之間的關系。利用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)等對貝殼的組成和結構進行分析，利用三點彎曲、納米壓痕等對貝殼的

2、力學性能進行測試，利用密度測量、熱分析和傅里葉紅外光譜等對貝殼的物理性能進行測試，從而探討貝殼的結構與性能之間的關系，為仿生材料的發(fā)展提供一些試驗方法和結論。 試驗結果表明：鮑魚殼和香螺殼主要是由方解石和文石構成的，且鮑魚殼有著“磚墻”式的文石層，香螺殼有著“交錯紋片”式的文石層。通過SEM在新鮮鮑魚殼的斷口處觀察到了粘連物質，分析認為這種粘連物質為有機質。貝殼的力學性能試驗結果說明，鮑魚殼的強度和韌性都比香螺好，加熱后貝殼的力

3、學性能明顯下降，對于不同生長期貝殼的力學性能隨著生長期的增加而增強。納米壓痕試驗中，鮑魚殼的截面硬度高于層面。隨著加熱溫度的升高，鮑魚殼和香螺殼的密度都逐漸減小，但在相同條件下，鮑魚殼的密度始終比香螺殼的密度大，這也說明，鮑魚殼中有機質的含量要高于香螺殼，另外，由于加熱前后變化的主要是貝殼中的有機質，故認為貝殼中的有機質含量雖然很少，但卻對貝殼的宏觀力學性能起著極其重要的作用。熱分析試驗結果表明，鮑魚殼珍珠層粉末的相變溫度約為410℃，