仿「蟬肋骨」！中國科大造出高性能聲學換能器

（香港文匯網記者 趙臣 合肥報道）中國科學技術大學蘇州高等研究院仿生界面材料科學全國重點實驗室程群峰教授課題組與中國科學院理化技術研究所李明珠研究員課題組合作，近期仿生「蟬肋骨」，製備出了高性能聲學換能器。相關研究成果日前發表於《科學進展》。

據介紹，傳統聚合物、金屬及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，這一局限性嚴重製約了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、適用於高性能聲學換能器的薄膜材料，仍是當前面臨的重要技術挑戰。

針對該問題，研究團隊解析了蟬發聲器官——蟬肋骨膜的結構與性能關係，並據此仿生製備出可用於聲學換能器的高性能仿生薄膜。研究發現，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：硬質層有效承擔機械負荷，軟質層則通過大變形能力延緩裂紋擴展。

基於這一機理，研究團隊採用層層交替旋塗限域構築與界面交聯策略，成功製備出具有仿生軟硬交替結構的全有機複合薄膜。在限域條件下，聚合物分子鏈之間的纏結作用顯著增強，使該仿生薄膜同時具備高拉伸強度、韌性和耐疲勞性能。

研究人員介紹，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於現有商業化薄膜。該研究為設計高性能聲學換能器提供了全新的思路。