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科学家证实 健康的牙齿可以用来造飞机

2019-08-19 22:55:14 来源:健康资讯

[摘要]

你可能不会注意到,其实你的牙齿每天都很辛苦:从午饭咀嚼牛肉,到饭后闲聊,它们都在不断的震动着,除了偶尔出现的小疾病,它们几乎从不罢工,兢兢业业勤勤恳恳地为你服务着。这不,忠诚的牙齿终于吸引了科学家们的...

你可能不会注意到,其实你的牙齿每天都很辛苦:从午饭咀嚼牛肉,到饭后闲聊,它们都在不断的震动着,除了偶尔出现的小疾病,它们几乎从不罢工,兢兢业业勤勤恳恳地为你服务着。

这不,忠诚的牙齿终于吸引了科学家们的目光:

事实上,它们的强大远远超乎你的想象我们甚至可以从牙齿上学习制作更好的飞机材料。

密歇根大学工程学院的教授尼古拉斯科托夫(NicholasKotov)和博士后研究员BongjunYeom日前在《自然》杂志上发表了一篇关于牙釉质的潜在深远应用的研究。

他认为,牙釉质是一种不可多得的工业制作材料:

活生物体的演化给生物复合材料的生产带来很多灵感,使得它们的制作经常优于制造工业材料。科学家成功地创造了人造牙釉质,或者更确切地说是纳米复合材料,其机械性能复制了牙釉质,其中最明显的是强度和硬度。

譬如,这种超强的人工牙釉质可以用来制造更强的飞机机身,用以更好地承受飞机遇到的震动器和压力。

嵌入钢钉毫无压力

我们先来介绍一下牙釉质。作为牙齿的最外层,它是哺乳动物身体上最坚硬的组织,足以抵抗我们每天牙齿数以万计的震动。

无论是远古时期的霸王龙,海洋深处的海象海胆,还是现在生存在地球上的人类,我们的牙釉质都共享着类似的结构。

在生物不断演化变迁的过程中,牙釉质的结构经受住了时间的考验。在微观水平上,牙釉质由硬的陶瓷晶体柱组成,它被软的有机蛋白包围。

当压力通过咀嚼或咬合施附加在牙齿上时,那些晶体柱会被压缩和弯曲,同时也摩擦着周围的软蛋白质。这些软蛋白质材料再通过吸收过多的振动能量来保护牙齿结构不受损害。

最外层的牙釉质

现在,科托夫教授和研究员Yeom通过在芯片上增加氧化锌纳米线来创造人工牙釉质。他在纳米线上层叠两种聚合物,再旋转芯片来铺展液体并烘烤它,这样可以让塑料固化在涂层之。

值得注意的是,在聚合物和陶瓷之间,即使是纳米级的间隙也会降低材料和摩擦的强度,所以要进行精细的分层确保表面完全咬合。

科托夫教授在接受采访时说到:

生物材料奇妙的机械性能来自于其软结构对硬结构在大分子和纳米级层面上的适应,反过来也是如此。

现在,人工牙釉质可能是目前制作飞机机身与汽车底盘金属材料的最好替代品。

研究人员表示,这种生物复合材料不仅更轻,它还能承受金属在飞行过程中产生的持续振动和压力,抵抗膨胀和压缩。

此外,人工牙釉质还可以制作火箭中的电子电路,但它必须承受极端的震动器和重力作用。

人工牙釉质材料的复合

然而,即使人工牙釉质的商业应用前景相当光明,但科托夫和他的团队亟需找到一个很好的方式来实现量产:

首先,它需要40层来建立人造牙釉质一微米的搪瓷状结构需要40层来建立。

其次,他们需要再铺设另一层氧化锌纳米线并填充40层聚合物,重复需要整个过程20次!

这两步对于科学家及制作人员来说实现难度非常大且费时费力,成本当然可以想象。

唉,想想就觉得路漫漫其修远兮。但技术是新生的,随着实验的继续和深入研究,让我们还是期待一下坐着牙齿上天的那一刻吧!

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