【摘 要】
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随着科学技术的快速发展，人类对于新型结构材料的需求越来越迫切。作为具有类似“砖-泥”分层结构的高强度和超韧性生物矿物结构材料的一种典型示例，珍珠母贝已经引起了人们对开发人造层状结构材料的极大兴趣。然而与模仿结构相比，很少有人致力于精确控制人造珍珠母贝材料的复杂形状。软体动物壳能精确控制形状，其奥秘在于具有塑性和流动性的聚合物诱导液相前驱体（PILP）相，PILP相渗进高度弯曲的甲壳素骨架中，并在甲壳素基质中进一步结晶和固化，形成层状的文石片，提高壳的力学强度。为制备出具有高强度和可任意塑形的仿珍珠母贝结构
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随着科学技术的快速发展，人类对于新型结构材料的需求越来越迫切。作为具有类似“砖-泥”分层结构的高强度和超韧性生物矿物结构材料的一种典型示例，珍珠母贝已经引起了人们对开发人造层状结构材料的极大兴趣。然而与模仿结构相比，很少有人致力于精确控制人造珍珠母贝材料的复杂形状。软体动物壳能精确控制形状，其奥秘在于具有塑性和流动性的聚合物诱导液相前驱体（PILP）相，PILP相渗进高度弯曲的甲壳素骨架中，并在甲壳素基质中进一步结晶和固化，形成层状的文石片，提高壳的力学强度。为制备出具有高强度和可任意塑形的仿珍珠母贝结构复合材料，本文做了以下几个方面的研究：
1.以聚（N,N-二甲基丙烯酰胺）（PDMA）物理交联二氧化硅（silica）纳米颗粒合成出从弹性到塑性的各种比例水凝胶，并以二氧化硅含量达95%的聚(N,N-二甲基丙烯酰胺)-二氧化硅（PDMA-silica）矿物塑性水凝胶为研究对象。该矿物塑性水凝胶中的无机含量与天然珍珠母贝中的无机含量相当，利用压缩测试和动态力学分析测试系统地表征了该水凝胶的塑性性能，结果表明该水凝胶具有极佳的塑性。该水凝胶可以任意复刻出模具的形状，同时还可以轻按复刻硬币表面的精细纹路。
2.受到塑性PILP相渗透进高度弯曲的多孔甲壳素框架中并固化成珍珠母贝的启发，将具有高无机含量的新型矿物塑性水凝胶引入多孔及可湿成形的脱木质素木材（DW）框架中，通过原位聚合得到的复合水凝胶可手动塑形成各种形状。随后温和的干燥能很好地保持塑造的形状，制备出具有良好阻燃性的超强脱木质素木材/聚(N,N-二甲基丙烯酰胺)-二氧化硅结构复合材料，其抗弯曲强度和断裂韧性优于大多数天然木材、天然珍珠母贝和其他仿生结构材料。
3.以冷冻铸造技术成功构造出排列整齐的层状甲壳素框架，将合成的新型矿物塑性水凝胶引入甲壳素框架中制成甲壳素/聚(N,N-二甲基丙烯酰胺)-二氧化硅（Chitin/PDMA-silica）复合水凝胶。此复合水凝胶也具有矿物水凝胶的塑性，可以被模塑成天然珍珠母贝的形状，同时能精细复刻天然珍珠母贝表面的纹路。自然干燥后形成的Chitin/PDMA-silica复合材料具有较高的抗弯曲强度，其强度是纯PDMA-silica复合材料的6倍。由于无机含量高，此复合材料也具有自熄性和阻燃性。
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