源自螳螂虾螺旋纤维与层间原纤维应变转化的超韧鞍部结构

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螳螂虾以其强大的掌节进行超高速捕食，其鞍部结构通过储存和释放机械能实现大变形。作为外骨骼材料，鞍部的断裂韧性达到约15.28±2.32 MJ m⁻³，超过大多数天然本体材料。鞍部的优异韧性主要源于螺旋矿化纤维结构与层间原纤维的协同作用。层间原纤维紧密连接相邻矿化纤维层，通过相邻层滑动和分离过程中的粘弹性变形增强韧性。同时，层间原纤维与螺旋结构诱导的刚性交错纤维结构相互配合，利用软原纤维的不可压缩性，将微小的法向应变转化为大的剪切应变，进一步增强应变能以提高韧性。受生物启发的鞍部结构启发，采用玄武岩织物设计了层板复合材料，有效解决了传统层板复合材料层间韧性差、易发生分层的问题。生物启发层板复合材料的Mode I和Mode II层间断裂韧性分别提高了44%和118%，分别达到906.8和1394.6 J m⁻²，为设计具有优异力学性能的新一代工程结构材料提供了创新的仿生策略。

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