中文摘要：

选用具有仿生功能的树根型结构纤维增强增韧复合材料为研究对象，研究通过改变树根型纤维的本征参数（纤维体积分数、分形维数、长径比、表面形态、晶体结构等）以及纤维－基体树脂界面控制选择对复合材料力学性能的影响，分析仿生树根型结构纤维对复合材料的增强增韧机理，并在此基础上建立一级、二级或多级分形树根结构纤维增强增韧树脂基复合材料的力学模型，建立复合材料力学特征参数与纤维本征参数的函数关系。通过本项目的研究，对仿生树根型结构纤维复合材料的设计和应用，制备高性能的增强增韧复合材料具有重要的理论和实际意义。

结论摘要：

本项目以具有仿生功能的树根型结构纤维（四针状氧化锌晶须）增强增韧聚合物复合材料为研究对象，研究仿生树根型结构纤维在树脂基复合材料中的增强增韧作用机理。围绕仿生树根型结构纤维在加工中的分散和结构保护问题，探讨了不同的加工方法对纤维分散和结构的影响，并进一步研究了成型方法对纤维填充改性复合材料宏观力学性能和微观断裂形貌的影响。通过对纤维－基体界面相容性的不同选择性控制，研究了界面相互作用对纤维诱导基体结晶，复合材料断裂机理以及宏观力学性能等的影响。通过选择不同韧性特征的聚合物（韧性、准韧性和脆性聚合物）为基体，研究了具有仿生功能的树根型结构纤维在不同树脂基体中的增强增韧作用。研究表明在脆性聚合物基体中，该类纤维的主要作用是诱导基体产生大量的银文并阻止银文进一步扩展为宏观裂纹；在准韧性聚合物基体中，树根型结构纤维的作用是诱导基体屈服产生塑性变形区；在韧性聚合物中，断裂过程中的空穴化首先发生在基体与纤维界面处，并进一步阻止基体的微纤化和屈服变形，此时该类纤维不具有增韧作用。研究表明，树根型结构纤维复合材料断裂主要包括纤维断裂、界面脱粘、纤维拔出，纤维的"锚接"效应，基体断裂等特征。