仿生阻尼材料研究

    减振降噪材料作为减振降噪技术体系中的重要一环，在武器装备中占据重要的位置并得到了广泛的应用。减振降噪材料一般为橡胶或聚氨酯类粘弹性材料，经过数十年的研究和发展后，按传统研究思路进一步挖掘其技术潜力愈加困难，因此，引入全新的材料设计思想具有较大的紧迫性和必要性。

    科学技术的进步和发展都源于人对自然的进一步认知和学习，大约 35 亿年的生命演化与协同进化过程使生物体到达了最优化。“生物原型———开启新技术的钥匙”已为大量科研实践所证实。因此，高新技术的仿生化发展就成为必然趋势。

    在自然界中，生物体特别是大型哺乳动物皮层结构在抑制和减少外来振动方面已经达到了相当优化的程度，保证了生物体能够在各种冲击振动的环境中有效生存。与现役粘弹性阻尼材料相比，该类天然材料的突出特点是阻尼减振效率高而且结构轻巧。本研究以哺乳动物皮层结构为研究对象，通过探明其皮层结构的减振作用机理，从材料和结构两方面模仿其生物构造，制备仿生阻尼材料原理样品，并进行减振效果评价［1-2］。

    1 仿生阻尼材料设计

    仿生技术是一个跨学科课题，本项研究需要综合生物学、医学检测、材料设计、成型工艺等多方面内容。本研究按照仿生学的经典研究流程:生物原型分析→仿生设计→工程样品实践。其中生物原型的研究是通过借鉴生物学、解剖学等相关研究获取生物原型信息，然后结合现有工艺技术基础，开展可在工程技术上实现的仿生模型设计，最后进行原理样品制作。

    1. 1 哺乳动物皮层结构分析

    就组成而言，所有脊椎动物的皮肤，包括哺乳动物在内都是由两部分组成: 上皮性质的表层与结缔组织，其中上皮性质的表层又可细分为表皮和真皮( 见图 1) 。

    表皮是皮肤或器官的最外层，包括各种形状的复层鳞状上皮细胞。表皮主要起屏障作用，但它对皮肤抵抗拉伸几乎不起作用。其厚度约0. 1—3 mm，是一种相对刚性的皮肤层次。

    真皮位于表皮下面，其厚度在 2—10 mm 之间，起到抵御外界冲击力、支撑皮下组织等作用。真皮又分为乳头层和网状层。乳头层为薄层结缔组织，含有丰富的纤维。网状层由致密的胶原纤维束交织成复杂的三维网格结构，这种多级弹簧状的分子能够抵抗拉伸，使聚集在一起的胶原纤维丝形成具有高强度和一定延伸性的纤维束。网状层的这种特殊结构使真皮层具有较大的韧性和弹性。