摘 要

陶瓷内部原子之间的键主要由共价键和一小部分离子键组成，共价键强度高、能量大且具有方向性，因此陶瓷的内部原子难以移动、位错滑移困难。在受到较大的外力时裂纹扩展陶瓷发生断裂破坏，因此对陶瓷进行力学性能改性，消除或降低脆性、扩展其应用范围是科研人员一直研究的问题。

鱼鳞结构是由单个分散的叠瓦状鳞片单元按照一定空间结构排列并镶嵌在具有弹性的真皮层上的一种薄膜结构，其具有良好的防护性、抗渗透性与柔韧性，且单个鳞片单元的缺失与损坏并不影响鱼皮整体的结构与功能，从仿生学的角度来看鱼皮特殊的结构为传统陶瓷的改性提供了可能。

本文主要围绕仿生鱼鳞结构的搭建以及该结构对材料性能的影响进行探究。选择稀土掺杂钙钛矿陶瓷（SSC5）作为鳞片单元，选择具有良好的柔韧性与高导热性膜作为基体材料。采用流延成型、交互层叠和固相烧结方式制备的SSC5陶瓷作为鳞片单元搭建宏观鱼鳞结构，并且对其结构对吸收率发射率等光学性能、热辐射性能与抗冲击力学性能进行探究。

关键词：仿生；鱼鳞；SSC5；陶瓷；发射率

The preparation and properties of "fish-scale" structure Sm0.5Sr0.5Co03 ceramic

ABSTRACT

The bond between atoms in ceramics is mainly composed of covalent bond and a small part of ionic bond. Covalent bond has high strength, high energy and directivity, so it is difficult for atoms in ceramics to generate slip and dislocation slip. The crack propagation ceramics fracture when subjected to a large external force. It is always a problem for researchers to modify the mechanical properties of ceramics, eliminate or reduce brittleness and extend its application range.

Scales structure is composed of a single dispersed imbricate scales unit arranged according to certain spatial structure and embedded in the dermis with elastic on a thin film structure, it has good light resistance, permeability resistance and flexibility, and the lack of a single flake unit and damage does not affect the skin of the whole structure and function, from the point of view of bionics fishskin special modification provides a possible structure for traditional ceramics.

This paper mainly focuses on the construction of macroscopic fish-scale structure and the influence of this macroscopic structure on material properties. Rare earth doped perovskite ceramics (SSC5) is chosen as the scale unit, and the film with good flexibility and high thermal conductivity is chosen as the matrix material. SSC5 ceramics prepared by means of casting, alternating lamination and solid-phase sintering are used as scale elements to build macroscopic fish-scale structure, and its optical properties, thermal radiation properties and impact resistance mechanical properties such as absorption and emissivity are explored.

KeyWords:Bioinspired；Fish scale；SSC5；Ceramic；Emissivity

目 录

摘要 11

ABSTRACT 11

第一章 引言 1

1.1 鱼鳞结构概述 1

1.1.1 鱼皮的结构与功能 1

1.2.1 光谱选择性吸收材料 4

1.2.2 理论基础 5

1.2.3 Sm_0.5Sr_0.5CoO₃钙钛矿陶瓷概述 7

1.3 柔性基底材料 8

1.4论文的选题依据及研究内容 9

第二章 实验工艺流程 11

2.1 实验药品与试剂 11

2.2 实验仪器设备 11

2.3 仿“鱼鳞”SSC5钙钛矿鱼鳞样品制备 12

2.3.1 Sm_0.5Sr_0.5CoO₃鳞片单元制备 12

2.3.2 仿“鱼鳞”结构样品组装 14

第三章 实验结果与分析 15

3.1 仿鱼鳞结构样品性能测试 15

3.1.1 仿鱼鳞结构陶瓷样品热成像分析 16

3.1.2 仿鱼鳞结构陶瓷样品力学性能测试 17

3.2 SSC5-Al₂O₃复合结构增强仿鱼鳞结构力学性能 18

3.3 SSC5-Al₂O₃复合样品表征与性能测试 21

3.3.1 SSC5-Al₂O₃复合样品光学性能测试 21

3.3.2 SSC5-Al₂O₃复合样品热成像测试 22

3.2.3 SSC5-Al₂O₃复合结构样品力学性能测试 23

3.4 仿鱼鳞结构SSC5-BOPP复合陶瓷 24

3.4.1 SSC5-BOPP复合结构陶瓷样品组装 25

3.4.2 SSC5-BOPP复合结构陶瓷样品力学性能测试 26

第四章 结论与展望 27

4.1 结论 27

4.2 展望 27

参考文献 30

引言

1.1鱼鳞结构概述

鱼鳞结构是由分散的叠瓦状硬质鳞片单元按照一定空间结构排列组合、镶嵌在具有高弹性真皮层上的一种薄膜结构。这种结构具有良好的防护性、抗渗透性与柔韧性，而且单个硬质鳞片单元的缺失或者损坏并不影响其整体的结构与功能^[1]。

图1.1 （a）鱼皮自然伸展状态，（b）卷曲状态。

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