北京理工大学万超研究员AM：破解昆虫翅膀抗损伤之谜，纳米级几丁质纤维取向揭示自然设计智慧

本文研究了昆虫翅膀中几丁质纤维的取向模式及其对翅膀抗损伤性能的影响。背景方面，昆虫翅膀虽然脆弱，却能承受数百万次飞行载荷，其奥秘源于几丁质纤维构成的层级复合材料结构。研究目的是通过同步辐射X射线微束/纳米束衍射技术，揭示沙漠蝗后翅几丁质纤维的空间取向图谱及其功能优势。研究发现翼膜中存在两种区域特异性纤维排布模式：基部纤维沿翅脉径向排列，翼尖则呈双峰正交分布。结合有限元模拟，团队揭示这种纳米级取向通过优化裂纹扩展阻力、弹性应变能分布及脉管-膜连接强度，使翅膀兼顾轻量化与抗损伤能力。结论表明，这种纳米级结构策略远超传统层状或单向复合材料的性能极限，为微型飞行器设计和先进复合材料提供了仿生蓝图。