請以後善待自己的牙齒,原來它還能用來造車、造飛機…|潮科技

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作者|譚菲君

編輯| 傅博

你可能不會注意到,其實你的牙齒每天都很辛苦:從午飯咀嚼牛肉,到飯後閒聊,它們都在不斷的震動著,除了偶爾出現的小疾病,它們幾乎從不罷工,兢兢業業勤勤懇懇地為你服務著。

這不,忠誠的牙齒終於吸引了科學家們的目光:

事實上,它們的強大遠遠超乎你的想象——我們甚至可以從牙齒上學習製作更好的飛機材料。

密歇根大學工程學院的教授尼古拉斯·科託夫(Nicholas Kotov)和博士後研究員Bongjun Yeom日前在《自然》雜誌上發表了一篇關於“牙釉質”的潛在深遠應用的研究。

他認為,牙釉質是一種不可多得的工業製作材料:

“活生物體的演化給生物複合材料的生產帶來很多靈感,使得它們的製作經常優於製造工業材料。科學家成功地創造了‘人造牙釉質’,或者更確切地說是納米複合材料,其機械效能複製了牙釉質,其中最明顯的是強度和硬度。”

譬如,這種超強的“人工牙釉質”可以用來製造更強的飛機機身,用以更好地承受飛機遇到的震動器和壓力。

嵌入鋼釘毫無壓力

我們先來介紹一下牙釉質”。作為牙齒的最外層,它是哺乳動物身體上最堅硬的組織,足以抵抗我們每天牙齒數以萬計的震動。

無論是遠古時期的霸王龍,海洋深處的海象海膽,還是現在生存在地球上的人類,我們的牙釉質都共享著類似的結構。

在生物不斷演化變遷的過程中,牙釉質的結構經受住了時間的考驗。在微觀水平上,牙釉質由硬的陶瓷晶體柱組成,它被軟的有機蛋白包圍。

當壓力通過咀嚼或咬合施附加在牙齒上時,那些晶體柱會被壓縮和彎曲,同時也摩擦著周圍的軟蛋白質。這些軟蛋白質材料再通過吸收過多的振動能量來保護牙齒結構不受損害。

最外層的牙釉質

現在,科託夫教授和研究員Yeom通過在晶片上增加氧化鋅納米線來創造“人工牙釉質”。他在納米線上層疊兩種聚合物,再旋轉晶片來鋪展液體並烘烤它,這樣可以讓塑料固化在塗層之。

值得注意的是,在聚合物和陶瓷之間,即使是納米級的間隙也會降低材料和摩擦的強度,所以要進行精細的分層確保表面完全咬合。

科託夫教授在接受採訪時說到:

“生物材料奇妙的機械效能來自於其軟結構對硬結構在大分子和納米級層面上的適應,反過來也是如此。”

現在,“人工牙釉質” 可能是目前製作飛機機身與汽車底盤金屬材料的最好替代品。

研究人員表示,這種生物複合材料不僅更輕,它還能承受金屬在飛行過程中產生的持續振動和壓力,抵抗膨脹和壓縮。

此外,人工牙釉質還可以製作火箭中的電子電路,但它必須承受極端的震動器和重力作用。

人工牙釉質材料的複合

然而,即使“人工牙釉質”的商業應用前景相當光明,但科託夫和他的團隊亟需找到一個很好的方式來實現量產:

  • 首先,它需要40層來建立“人造牙釉質”一微米的搪瓷狀結構需要40層來建立。

  • 其次,他們需要再鋪設另一層氧化鋅納米線並填充40層聚合物,重複需要整個過程20次!

這兩步對於科學家及製作人員來說實現難度非常大且費時費力,成本當然可以想象。

唉,想想就覺得“路漫漫其修遠兮”。但技術是新生的,隨著實驗的繼續和深入研究,讓我們還是期待一下坐著“牙齒”上天的那一刻吧!


» 36氪

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