天然生物材料表界面变形与失效的理论和实验研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11432008
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    420.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0804.接触、摩擦与表界面力学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Almost all biological materials have elegant hierarchical structures, which render them outstanding comprehensive properties and efficient biological functions. For these natural materials, surfaces and interfaces often play a critical role in determining their physical properties, e.g., adhesion, wetting, friction, mechanical strength and toughness. In this project, systematic experimental measurements, theoretical analyses and numerical simulations will be carried out to study three typical deformation and failure modes of surface and interfaces, including morphological instability, surface wear, and interfacial cracking. The outcome of this study will help better understand the intrinsic relationship among their chemical compositions, geometrical structures, mechanical properties, and biological functions. More specifically, we will develop some relevant theoretical and experimental techniques to reveal the key physical mechanisms underlying the exceptional properties of biological materials. The influences of hierarchical structures, length-scale effects, mechanical–chemical–biological coupling on the behavior of surfaces and interfaces will be explored. Based on experimental measurements and fracture and damage mechanics analysis, we will interrogate different damage and toughening mechanisms in biological materials. The traditional indentation and aspiration techniques will be developed to characterize the hyperelastic and viscoelastic constitutive relations of typical biological soft materials. Furthermore, we will explore potential biomimetic applications in such fields as interface toughening of composite materials, fabrication and control of surface micro-/nanopatterns, and design of wear-resistant surfaces.
天然生物材料具有精巧的多尺度分级结构、优异的综合性能、高效的生物功能,对于其粘附、浸润、摩擦、强度、韧性等性质,表面与界面都起着至关重要的作用。本项目将通过实验测量、理论分析和数值模拟,研究天然生物材料表面和界面的变形与失效的三种典型形式——形貌失稳、表面磨损和界面开裂,以期深入认识其“化学成分-几何结构-力学性质-生物功能”之间的内在关系。发展相应的理论分析模型、数值计算方法和实验测试技术,用以揭示天然生物材料在优异性能中所隐藏的关键物理机制;探究多尺度分级结构、尺度效应、力学-化学-生物学耦合特性等因素对其表面与界面力学行为的影响规律;利用实验测量、损伤和断裂力学方法,分析不同种类复合材料在损伤模式、强韧化机制等方面的异同;将压痕、吸管等方法推广应用于生物软材料的超弹性、粘弹性等本构参数的实验测量;并探索研究结果在复合材料界面强韧化、表面形貌调控、抗摩擦磨损性能设计等方面的仿生应用。

结项摘要

天然生物材料的表面与界面具有精巧的多尺度分级结构、优异的综合性能和高效的生物功能,尤其在粘附、浸润、摩擦、强度、韧性等方面起着至关重要的作用。探寻生物材料表面与界面的独特性质和功能,并研究其与微/纳结构、化学成分之间的关联,是生物材料力学及仿生学研究的一个核心任务。本项目通过实验测量、理论分析和数值模拟,深入研究了天然生物材料表面和界面的变形与失效的三种典型形式——形貌失稳、摩擦磨损与界面开裂,深入认识了其化学成分-几何结构-力学性质-生物功能之间的内在关系,发展了相应的力学模型、计算方法和测试手段,揭示了生物材料优异性质背后所隐藏的若干关键物理机制,探索了在仿生复合材料强韧化、软材料与柔性结构表面形貌调控等方面的仿生应用。

项目成果

期刊论文数量(56)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A multiscale crack-bridging model of cellulose nanopaper
纤维素纳米纸的多尺度裂纹桥接模型
  • DOI:
    10.1016/j.jmps.2017.03.004
  • 发表时间:
    2017-06-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE MECHANICS AND PHYSICS OF SOLIDS
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Meng, Qinghua;Li, Bo;Feng, Xi-Qiao
  • 通讯作者:
    Feng, Xi-Qiao
Structures, properties, and energy-storage mechanisms of the semi-lunar process cuticles in locusts.
蝗虫半月突角质层的结构、性质和能量储存机制
  • DOI:
    10.1038/srep35219
  • 发表时间:
    2016-10-17
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Wan C;Hao Z;Feng X
  • 通讯作者:
    Feng X
Impacts of environments on nanoscale wear behavior of graphene: Edge passivation vs. substrate pinning
环境对石墨烯纳米级磨损行为的影响:边缘钝化与基底钉扎
  • DOI:
    10.1016/j.carbon.2018.06.029
  • 发表时间:
    2018-11-01
  • 期刊:
    CARBON
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Qi, Yizhou;Liu, Jun;Li, Qunyang
  • 通讯作者:
    Li, Qunyang
Dynamic instability and migration modes of collective cells in channels
通道内集体细胞的动态不稳定性和迁移模式
  • DOI:
    10.1098/rsif.2019.0258
  • 发表时间:
    2019-07-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE ROYAL SOCIETY INTERFACE
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Lin, Shao-Zhen;Bi, Dapeng;Feng, Xi-Qiao
  • 通讯作者:
    Feng, Xi-Qiao
Deep neural network method for predicting the mechanical properties of composites
预测复合材料力学性能的深度神经网络方法
  • DOI:
    10.1063/1.5124529
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Ye Sang;Li Bo;Li Qunyang;Zhao Hong-Ping;Feng Xi-Qiao
  • 通讯作者:
    Feng Xi-Qiao

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

多孔材料塑性极限载荷及其破坏模式分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李华祥;刘应华;冯西桥;岑章志
  • 通讯作者:
    岑章志
复合材料及其结构塑性极限载荷的上限分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    复合材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李华祥;刘应华;冯西桥;岑章志
  • 通讯作者:
    岑章志
Surface effects on the persistence length of nanowires and nanotubes
表面效应对纳米线和纳米管持久长度的影响
  • DOI:
    10.1063/2.1405109
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    力学快报(英文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘华;宋华龙;冯西桥
  • 通讯作者:
    冯西桥
确定复合材料宏观屈服准则的细观力学方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    固体力学学报,
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李华祥;刘应华;岑章志;冯西桥
  • 通讯作者:
    冯西桥
Surface Effect on the mechanical properties of nanoporous materials
表面对纳米多孔材料力学性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Nanotechnology
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    李喜德;夏热;秦庆华;冯西桥;刘建林
  • 通讯作者:
    刘建林

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

冯西桥的其他基金

生理与病理条件下生物组织生长发育的多尺度力学理论及其应用
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    310 万元
  • 项目类别:
    重点项目
细胞与组织演化动力学前沿研讨会
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    8 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
细胞骨架微管力化学耦合动态行为的理论与数值研究
  • 批准号:
    31270989
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    85.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
细胞膜形貌演化的力电耦合行为研究
  • 批准号:
    10972121
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    41.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
生物材料与细胞力学高级讲习班
  • 批准号:
    10942005
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    15.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
天然生物材料的多尺度力学与仿生研究
  • 批准号:
    10732050
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    200.0 万元
  • 项目类别:
    重点项目
网络交织复合材料的细观力学研究
  • 批准号:
    10102008
  • 批准年份:
    2001
  • 资助金额:
    18.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码