@ 2017.03.05 , 15:00

你的牙齿能帮助科学家打造更棒的飞机

你可能没有想到你嘴里的牙齿与霸王龙的巨大獠牙有很多相似之处。但从微观层面上来看,牙釉质的核心结构多年来并未发生过太大改变。于是,科学家们再次从自然母亲的设计中得到灵感,想到办法来提升飞机的坚固程度和安全性。

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是什么让牙釉质如此特别?当你想到这一点的时候,你首先得明白你的牙齿必须坚强到能够咀嚼和撕碎食物,同时忍受几十年的咀嚼震动(或者简单的四处走动)而不崩碎。大部分人造材料只能忍受一种考验。钢铁很坚固,但随着时间的流逝它们会出现应力裂缝;虽然橡胶能够轻易吸收震动,但它却不是打造飞机的最佳材料。

从微观层面上来看,牙釉质由几排坚固的陶瓷晶体构成,这些晶体周围还环绕着柔软的有机蛋白质。当牙齿受到撕□□或者咀嚼的压力时,这几排晶体就会压缩弯曲,周围的柔软蛋白质材料则会吸收多余的能量,避免牙齿结构受损。这种设计自恐龙统治地球的时候就很有用,所以复制这种设计很有必要。

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密西根大学工程学院的化学工程教授Nicholas Kotov的早期调查,揭示了牙釉质随着生物进化而改变的过程。博士后研究员Bongjun Yeom则成功地创造出拥有同样弹性性能的材料。只不过他们的釉质材料并非陶瓷晶体和蛋白质,而是氧化锌纳米线和一种柔软的聚合材料。他们的研究被发表在《自然》期刊上。

人造牙釉质终有一天能够成为打造飞机机身和汽车底盘的代替品。仿造的釉质不仅更轻,它还能够承受持续的震动、压力,还有飞行途中的扩张和压缩。金属持续承受这些将会出现微小的裂缝和结构故障,当你身处一万米高空时肯定不想遇到这事儿。

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新材料还可以被用在电子器件中,尤其是飞行器和飞机依赖的器件,这些电子器件必须能够承受极端的重力和震动。不过Kotov及其团队还面临着将其量产的问题。

生产这种人造牙釉质非常耗费时间。四十层晶体要一层层铺起来,就这样也只能做出一微米人造牙釉质,这么少的材料只够放在载玻片上而已。想要得到足够用来制造一整架飞机的材料,必须花费几年时间来打造。即便它有很多优点,但造价昂贵这一点就足以让人们望而却步。不过随着科技的发展,也许有一天你能够坐在巨大的智齿里面飞往佛罗里达州。

本文译自 Gizmodo,由译者 肌肉桃 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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