近期，中國科學技術大學程群峰課題組與中國科學院理化技術研究所李明珠課題組合作，在仿生限域組裝和聲學換能器應用方面取得進展。

　　傳統(tǒng)聚合物、金屬、陶瓷聲學換能器所用薄膜材料，往往難以同時具備高強度、高韌性和優(yōu)良的抗疲勞性能，制約聲學換能器在高靈敏度響應和長期穩(wěn)定性方面的表現(xiàn)。因此，開發(fā)綜合性能優(yōu)異、適用于高性能聲學換能器的薄膜材料，是當前面臨的重要技術挑戰(zhàn)。

　　科研團隊解析蟬發(fā)聲器官——蟬肋骨膜的結(jié)構(gòu)與性能關系，并據(jù)此仿生制備出可用于聲學換能器的高性能仿生薄膜。團隊發(fā)現(xiàn)，蟬肋骨膜中軟彈性蛋白層與硬幾丁質(zhì)層交替排列的結(jié)構(gòu)，是其優(yōu)異力學性能的關鍵，即硬質(zhì)層承擔機械負荷，軟質(zhì)層通過大變形能力延緩裂紋擴展?；谶@一機理，團隊采用層層交替旋涂限域構(gòu)筑與界面交聯(lián)策略，制備出具有仿生軟硬交替結(jié)構(gòu)的全有機復合薄膜。在限域條件下，聚合物分子鏈之間的纏結(jié)作用增強，使該仿生薄膜同時具備高拉伸強度、韌性和耐疲勞性能。這些特性使其能夠兼顧高效聲能輸出與長期穩(wěn)定的聲傳播性能，其基本共振頻率和振幅均優(yōu)于現(xiàn)有商業(yè)化薄膜。

　　上述研究為設計高性能聲學換能器提供了新思路。

　　9月10日，相關研究成果發(fā)表在《科學進展》（Science Advances）上。研究工作得到國家自然科學基金和國家重點研發(fā)計劃等的支持。

蟬肋骨膜的層狀交替結(jié)構(gòu)及仿生制備