Ginkgo seed shell provides a unique model for bioinspired design

材料科学 银杏 复合材料 中层 韧性 各向异性 断裂力学 木质素 植物 生物 量子力学 物理
作者
Yuanyuan Zhang,Jiajun Mao,Jingsong Peng,Antoni P. Tomsia,Lei Jiang,Qunfeng Cheng
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:119 (49) 被引量:11
标识
DOI:10.1073/pnas.2211458119
摘要

Natural structural materials typically feature complex hierarchical anisotropic architectures, resulting in excellent damage tolerance. Such highly anisotropic structures, however, also provide an easy path for crack propagation, often leading to catastrophic fracture as evidenced, for example, by wood splitting. Here, we describe the weakly anisotropic structure of Ginkgo biloba (ginkgo) seed shell, which has excellent crack resistance in different directions. Ginkgo seed shell is composed of tightly packed polygonal sclereids with cell walls in which the cellulose microfibrils are oriented in a helicoidal pattern. We found that the sclereids contain distinct pits, special fine tubes like a “screw fastener,” that interlock the helicoidal cell walls together. As a result, ginkgo seed shell demonstrates crack resistance in all directions, exhibiting specific fracture toughness that can rival other highly anisotropic natural materials, such as wood, bone, insect cuticle, and nacre. In situ characterization reveals ginkgo’s unique toughening mechanism: pit-guided crack propagation. This mechanism forces the crack to depart from the weak compound middle lamella and enter into the sclereid, where the helicoidal cell wall significantly inhibits crack growth by the cleavage and breakage of the fibril-based cell walls. Ginkgo’s toughening mechanism could provide guidelines for a new bioinspired strategy for the design of high-performance bulk materials.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
七彩琉璃公主完成签到,获得积分10
1秒前
szh发布了新的文献求助10
1秒前
冬柳发布了新的文献求助10
2秒前
Chaimengdi完成签到,获得积分10
2秒前
科研小白完成签到,获得积分20
3秒前
李爱国的应助被内向的鲂采纳,获得10
3秒前
fuwei完成签到,获得积分10
3秒前
hsk发布了新的文献求助10
3秒前
心灵美的小海豚完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
xxxx完成签到,获得积分10
4秒前
晴慕紫晓完成签到,获得积分10
4秒前
一样发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
5秒前
Titi完成签到 ,获得积分0
6秒前
舒适夏真发布了新的文献求助10
6秒前
烧烧烧完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
7秒前
刘小新完成签到 ,获得积分10
7秒前
冷酷的溜溜梅完成签到,获得积分10
8秒前
xxxx发布了新的文献求助30
9秒前
9秒前
稚昂发布了新的文献求助10
10秒前
拼搏念蕾完成签到 ,获得积分10
10秒前
yy发布了新的文献求助10
10秒前
KT酱完成签到,获得积分20
11秒前
西西发布了新的文献求助10
12秒前
李爱国的应助被hihearme采纳,获得10
12秒前
zixn完成签到,获得积分10
13秒前
现在拨打完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
13秒前
科研通AI2S的应助被陈陈采纳,获得10
14秒前
李爱国的应助被zz采纳,获得10
14秒前
14秒前
14秒前
初景发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
自動車の空力技術 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Issues in Task-Based Language Teaching 500
Geschichtliche Grundbegriffe (GGB), Band 5: Pro–Soz 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7789876
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9327473
关于积分的说明 20418220
捐赠科研通 7379332
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3322900
关于科研通互助平台的介绍 2470845
邀请新用户注册赠送积分活动 2339784