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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定性方面的表現。因此，開發綜合性能優異、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。科研團隊解析蟬發聲器官——蟬肋骨膜的結構與性能關系，并據此仿生制備出可用于聲學換能器的高性能仿生薄膜。團隊發現，蟬肋骨膜中軟彈性蛋白層與硬幾丁質層交替排列的結構，是其優異力學性能的關鍵，即硬質層承擔機械負荷，軟質層通過大變形能力延緩裂紋擴展。基于這一機理，團隊采用層層交替旋涂限域構筑與界面交聯策略，制備出具有仿生軟硬交替結構的全有機復合薄膜。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定的聲傳播性能，其基本共振頻率和振幅均優于現有商業化薄膜。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計劃等的支持。論文鏈接蟬肋骨膜的層狀交替結構及仿生制備