摘  要

通过对天然贝壳珍珠母微结构的实验研究，证实了其有机基质界面层中一种无机纳米结构------矿物桥的存在。进一步，实验测量给出了矿物桥的结构特征，统计分析确定了矿物桥在珍珠母有机基质层中的分布规律。基于这些结构特征和分布规律，研究并初步确定了矿物桥对珍珠母有机基质界面的力学性能的影响，并给出贝壳珍珠母强韧化力学性能的矿物桥机制。发现尽管矿物桥只是珍珠母有机基质界面层中一种纳米尺度的无机结构，但是，它们在珍珠母有机基质界面中的特殊分布方式却极大地提高了珍珠母有机基质界面以及材料整体强度和韧性等的力学性能。特别是，矿物桥不仅可以阻止裂纹在有机基质层中的扩展，而且还能同有机基质一起，在裂纹扩展路径上形成罕见的周期性的裂纹阻力。通过对仿传统珍珠母微结构的层状陶瓷复合材料的研究和比较，发现正是矿物桥在珍珠母有机基质层中产生的这种周期性裂纹阻力，造成了珍珠母与人工复合层状陶瓷的韧性间存在着的巨大差异。

简 历

宋凡，中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室（LNM）研究员。

1997年9月，在哈尔滨工业大学工程力学系固体力学专业获博士学位；1997年10月至1999年11月在中科院力学所从事博士后研究工作；1999年12月至今，任非线性力学国家重点实验室（LNM）副研究员、研究员。其中，2002年9月至2002年12月和2003年4月至 2003年10月，在香港大学机械工程系做访问学者；2003年11月至2004年12月，在法国应用数学和力学研究所（LEMTA-CNRS, France）做高级访问学者。

现任中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室副主任，兼任中国科学院力学研究所学位委员会委员、生物力学与生物工程中心（CBB）副主任、中国力学学会生物力学专业委员会委员、期刊《The Open Applied Mathematics Journal》编委、《Chinese Physics Letters》特约评审、《Biomaterials》、《Acta Biomaterialia》 及《The Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials》评审。

近期研究的主要内容：天然生物材料的微结构及其力学行为；高强韧性、耐高温复合材料的力学行为和仿生设计。