性能显著！开心果果壳坚固的秘密被揭示，有助于启发仿生材料的发展

生物壳复杂的层次性组织使其具有优异的力学性能，使其具有强度和韧性的结合。

通过优化不同层次的结构和化学成分，开心果坚果壳获得了显著的性能。一项研究显示，在核桃和开心果的壳中，碳水化合物和木质素聚合物聚集在一起，形成厚壁拼图细胞，这些细胞三维相互锁扣，显示出很高的组织强度。

此外，开心果还通过球状关节状结构相互连接的众多瓣叶，实现高能吸收。

相比之下，三倍以上的木质核桃壳显示脆性的乐高砖失效，往往沿着众多的坑通道。在这两个物种中，细胞壁(CWs)显示出不同的层状结构。这些片层包括螺旋状排列的纤维素大纤维作为重复的基序。

两种核桃壳层在厚度和节距角度上存在差异，这可以解释核桃壳层在纳米水平上的不同力学性能。我们对这两种果壳组织的深入研究突出了细胞形态及其互锁以及植物CW成分和结构在机械保护中的作用。

了解这些植物壳的概念，可能会启发仿生材料的发展，以及在未来的应用中使用核桃和开心果壳废料作为可持续的原材料。

在这项工作中，研究人员们解决了开心果和核桃壳不同力学行为背后的秘密。对于这两个物种，他们研究薄壁(多孔)和厚壁(致密)组织以揭示密度的影响。

研究人员们通过X射线断层扫描、电子显微镜、拉曼显微镜和原子力显微镜(AFM)追踪到微观、纳米和分子水平的结构和化学差异，最终解释不同的力学性能和断口表面。细胞几何形状、谜细胞连锁、密度、CW化学和纳米结构如何影响植物外壳的机械性能，促进了对自然堆积结构的理解。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsos.210399