竹材韧性之源：两相复合材料结构及多级弱界面机制.pdfVIP

第三届全国生物质材料科学与技术学术研讨会 中国．黄山：2009年8月15日．18臼 ，竹材韧性之源：两相复合材料结构及多级弱界面机制 田根林江泽慧余雁。刘杏娥孙丰波 (国家林业局竹藤科学与技术重点实验室，国际竹藤网络中心，北京100102) 摘要：为了阐明竹材优良韧性的力学原理，本文以毛竹为研究对象．使用扫描电镜加载联用设备原位观察了竹材 微薄片拉伸状态下的裂纹扩展规律，并应用高分辨的场发射扫描电镜对断裂表面进行了组织水平、细胞水平、亚细 胞水平的多尺度显微观察。初步研究结果表明，竹材纵向拉伸断裂裂纹拓展的一般规律是呈阶梯型展开；对断裂面 的显微观察揭示了竹材拉伸断裂过程出现了维管束与薄壁组织之间分层、纤维与纤维之间分层、薄壁组织细胞之间 分层，纤维和薄壁组织细胞壁内壁层之间分层为特征的多级尺度分层现象，表明竹材内部存在从组织到细胞，乃至亚 细胞的多级弱界面。作者认为竹材的两相复合材料结构中的维管束可以有效阻碍裂纹扩展，内部存在的多级弱界面 机制可以消耗大量的断裂能，从而显著增强了竹材的”韧性”。然而这种增韧机制是以在一定程度上降低竹材的强度 为代价的。 关键词： 竹材原位拉伸裂纹扩展弱界面韧性 ofBamboo Materialand Origin Toughness：Two--phaseComposite Gradient腑akInterfacesMechanism Tian Sun Gen—lin，Jiang，Ze—hui，Yuyan*,LiuXing—eFeng-bo CenterforBambooand (International Rattan，Beijing，100102，P．R．China) Abstract：This the offracture ofbamboo．In-situtensiletestsWelecarriedouttoobserve paperpresent toughness origin micro·slices whole of mechanismwasrecordandsome offracture samples．Theprocessmieroerackingspread pictures fracture surfacewereobserved．Theinterfaceswere fromthe levelandsub—cellularlevel． analyzed organizationlevel，cell Theresultsshowedthatthe was micro-crack a out．The of spreadpathofbamboo,whichstep—likeway,waspointed images thefiaeture confirmedthat in surfaces theweakinterfacesexist andsub-cellularlevelsofbamboo．The organization，cell vascularbundleCallresistthe ofmicro-crack,theweakinterfacescan and lotsof spread multi-gradual capturedissi