技術揭示對天然材料珍珠母構成的更深刻見解

珍珠母是珍珠貝和鮑魚等軟體動物殼的虹彩材料，由于其自然美和多種顏色，長期以來一直是流浪者和殼類收藏家的珍貴發現。但是科學家和工程師們也很早就驚嘆于珍珠母并對其進行了研究。它是一種堅韌的材料，由文石血小板和有機蛋白質基薄膜交替層組成。自然世界包含許多材料，它們隨著時間的推移不斷發展，以優化強度，耐用性和性能。隨著研究人員和工程師尋求開發改良的，更具可持續性的建筑材料，他們越來越多地向自然尋求靈感。

珍珠母的物理組成使其可以承受沿血小板的相當大的壓力和破壞，而不會在整個外殼上造成重大破壞。有人認為，更多的單個血小板正在發揮作用，使它們具有非凡的強度和耐用性，但直到現在，研究人員仍缺乏工具和方法來深入研究晶體取向與機械性能之間的關系。

在過去的二十年中，通常使用宏觀彎曲測試，微/納米壓痕和原子力顯微鏡等技術對殼體進行強度測試。現在，麻省理工學院土木與環境工程學助理教授阿德米爾·馬西奇(Admir Masic)，研究生Hyun-Chae“ Chad” Loh和其他五人將掃描電子顯微鏡和顯微壓痕與拉曼光譜技術相結合，并開發了一種強大的化學-機械表征方法，該方法可實現三種通過稱為壓電拉曼的技術進行三維應力和應變映射。

Masic解釋說：“我們開發了一種從生物學系統中提取重要化學機械信息的方法，這是眾所周知的，并且已經進行了研究。” Masic解釋說，他的發現最近發表在《通訊材料》上。“微壓痕和壓電拉曼結果的相關性使我們能夠評估和量化通過分層結構消除的應力量。”

量化材料機械性能的新方法本身就足以成為一個重大新聞，但是在此過程中，Masic和他的研究人員(他為這項合作所做的許多工作歸功于研究人員)對結果感到驚訝。

“我們首先使用這些工具研究了幾微米尺度的應變硬化機理。但是，我們注意到能量的消耗并不僅限于實體結構，而且影響的面積比我們預期的大得多我們擴大了研究范圍，發現了這種新的增韌機制，與20微米尺度的介觀結構有關。” 研究人員發現，同向的文石片狀晶體的堆疊構成了另一層次的結構，從而在受到壓力時增強了材料的韌性。