题目：轻质高强果壳类天然材料的力学性能研究

通过大自然数十亿年优胜劣汰的进化，生物材料在结构功能上达到了近乎完美的统一。天然结构纳米复合材料是研究探索生物结构与性能关系的重要领域，通过研究高性能轻质高强天然材料的独特结构与优异性能，对于指导我们设计和制备高性能材料有着重要的意义。

  本文将利用环境扫描电子显微镜，微米CT,纳米CT等测试手段，对轻质高强夏威夷果壳的微观结构进行表征。夏威夷果壳具有多层级多尺度的复合结构，主体结构为泡沫型多孔结构，构成结构网格的单元为非定向排列的短纤维束，纤维束在较小尺度下呈平行排列。微观结构呈现各向同性。

本文利用纳米压痕，三点弯压技术对夏威夷果壳的力学性能进行了测试。结合对夏威夷果壳的力学测试和形貌表征，本文分析了其轻质高强性能的原因及增韧机制。在断裂的过程中，夏威夷果壳中泡沫多孔的结构能够有效地起到减震吸能的作用，纤维束的聚集和非定向排列能够有效地对裂纹进行偏折，起到阻碍裂纹扩展的作用。

本文还对海洋中的轻质高强材料的力学行为进行了有限元建模分析。通过对螳螂虾捕食足和鲍鱼壳的捕食行为的动态有限元分析，从材料学角度出发，探索捕食过程中材料的力学行为和影响捕食关系的因素。