لتحقيق التوازن الفعال بين تخفيف وزن المواد الهيكلية والأداء الميكانيكي العالي، قامت هذه الدراسة بدراسة منهجية لعلاقة الهيكل الهرمي لشرانق دودة القز وخصائصها الميكانيكية، وبناءً على ذلك تم تنفيذ تصميم وتصنيع مواد هيكلية خفيفة الوزن وعالية القوة مستوحاة من الطبيعة. من خلال التوصيف متعدد المقاييس والاختبارات الميكانيكية، تم الكشف عن الجذور الهيكلية لخاصية الشرانق خفيفة الوزن والعالية القوة، وبناءً على تحليل تغيرات معلمات الهيكل والخصائص الميكانيكية على طول الاتجاه السماكي، تم توضيح آلية تنظيم تآزرية بين المسامية وقوة الالتصاق بين الألياف على استجابة الطبقة الميكانيكية والمساهمة البارزة لواجهة الالتصاق بين الطبقات على الأداء الميكانيكي الكلي. بعد ذلك، تم إدخال تقنية "اللحام" بالمذيب لتحقيق الالتصاق الفعال بين الألياف، ومن خلال تحسين الهيكل الطوبولوجي وزيادة عدد اللحامات واستراتيجية التراكب الطبقي تم التحكم نسبيًا بشكل مستقل في المسامية، قوة الالتصاق بين الألياف وقوة الارتباط بين الطبقات، مما عزز بشكل كبير الأداء الميكانيكي للنسيج ذي الهيكل الشبيه بالشريط. النسيج متعدد الطبقات المحضّر حافظ على خفة الوزن، مع قوة نوعية ومرونة نوعية وصلت إلى 117.4 ميجا باسكال·غرام^-1·سم³ و1.55 جيجا باسكال·غرام^-1·سم³ على التوالي، متجاوزًا الأداء الميكانيكي للشرانق الطبيعية. توفر هذه الدراسة إطار بحثي متكامل "كشف الآلية - التصميم الحيوي - تحسين الأداء" كأساس نظري ومسار تقني لتصميم وتصنيع مواد هيكلية خفيفة الوزن وعالية القوة مستوحاة من الطبيعة.

شرانق دودة القز; الهيكل الهرمي; علاقة الهيكل بالأداء; التصميم الحيوي; تعزيز الميكانيكا