中文摘要：

多孔陶瓷因韧性低使其在工程方面的应用受到了很大程度的限制，强韧化设计成为研究热点问题。海胆脊骨多孔结构具有轻质、高渗透性、抗断裂性好等优点，主要成分是很平常的脆性材料方解石（碳酸钙），因奇特的生物结构而具有强韧性。本项目围绕宏观力学性能与微观结构之间的关系这一主题，从实验研究和数值模拟两个方面着手探索强韧化机理。从分析海胆脊骨奇特微观结构出发，观察其内部跨尺度的多级、分层、非匀质结构，采用宏观压缩实验、细观同步辐射CT与加载相结合、纳米压痕实验三种手段来研究不同尺度下的力学性能，再结合基于CT重建真实微结构的有限元模拟，解决如下两大问题（１）压缩载荷作用下内部三维微结构的演化规律，其变形和破坏模式；（２）由脆性材料构建韧性结构的内在机理。通过本项目的研究，揭示海胆脊骨优异力学性能与微观结构之间的关系，探明吸能特性和强韧化机制，可为强韧化多孔陶瓷材料仿生设计提供生物学启示。