我國科學家在損傷與防護生物力學領域取得新進展

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航空航天特殊環境、交通事故及體育運動中，人體面臨復雜的動態載荷，且其致傷率和致死率非常高。而自然界中核桃等經過長期進化形成獨特防護性能，對于研究損傷與防護生物力學領域具有重要的意義。

近期，北京航空航天大學研究團隊對核桃殼的輕質增強增韌機制開展生物力學研究，并將研究結果“Fracture resistance biomechanisms of walnut shell with high-strength and toughening”發表在《Advanced Science》期刊上。

研究團隊揭示了核桃質心及形心、內部支撐結構及殼體材料微結構特征和力學性能分布特征，首次發現質心與形心不對稱分布造成碰撞后旋轉耗能，降低了回彈高度和沖擊力峰值。研究發現，核桃內部獨特的分心木結構對整體剛度具有增強作用，可抵抗外力導致的大變形、避免開裂進而實現對果仁的保護。同時，核桃殼力學性能和孔隙率呈現獨特的S形梯度分布，根據力學理論推導、數值模擬以及實驗驗證發現，S形梯度分布增強了殼體緩沖能力、降低了峰值載荷。而外殼體單細胞壁為內凹多胞狀，具備拉脹特性，細胞壁上的紋孔結構可使裂紋發生偏轉，增加了細胞壁在變形和斷裂過程中的能量消耗，實現了微觀尺度上的增強增韌。該研究成果對于人體損傷、防護機制研究具有重要意義。

注：此研究成果摘自《Advanced Science》，文章內容不代表本網站觀點和立場，僅供參考。

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責任編輯：Rex_30