對飛行器的結(jié)構(gòu)和電子構(gòu)件而言，二者必須能夠耐受持續(xù)的機械應力和震動且不會斷裂，而且這兩類構(gòu)件還不可像橡膠一樣柔軟。鑒于人類牙釉質(zhì)的性能滿足以上要求這一事實，密歇根大學的Nicholas Kotov教授領導的團隊創(chuàng)造了一種人工合成的牙釉質(zhì)。這一材料有望應用于飛機的結(jié)構(gòu)和電子構(gòu)件。

    當Kotov尋找自然界中有減震性能且堅硬的材料時，像骨頭和生物殼這類材料都在其考察范圍內(nèi)。但是，他發(fā)現(xiàn)牙釉質(zhì)只有一種。這是因為在數(shù)百萬年時間里，來自不同生物體內(nèi)的牙釉質(zhì)都具有相同的基本結(jié)構(gòu)。顯然，牙釉質(zhì)的結(jié)構(gòu)有其獨到之處，并一直發(fā)揮著作用。

    在天然牙釉質(zhì)中，堅硬的陶瓷晶體柱被較柔軟的蛋白質(zhì)基質(zhì)包裹。牙齒功能不同則牙釉質(zhì)的堆疊層數(shù)也會相應改變。當釉質(zhì)層中的晶體柱受壓彎曲時，產(chǎn)生的應力會被分散到包覆在柱子周圍的基質(zhì)蛋白中，使得晶體柱不會被折斷。

    與Kotov在一起工作的博士后研究員BongjunYeom重構(gòu)了這種釉質(zhì)層的結(jié)構(gòu)。第一步，在基片上生長出ZnO納米線（相當于陶瓷晶體柱）；第二步，將兩種液態(tài)聚合物引入到ZnO納米線陣列中（相當于釉質(zhì)中的蛋白質(zhì)基質(zhì)）。當將這種聚合物涂覆在ZnO納米線陣列后待其固化再重復上述操作，如此重復多次。

    重復涂覆總共40次，便可制備出一個厚度只有1微米的單層人工釉質(zhì)；再將這種單層釉質(zhì)一層一層向上堆疊共20層，便可得到與天然牙齒釉質(zhì)相仿的人工釉質(zhì)。這種人工釉質(zhì)接近了真正的牙釉質(zhì)保護牙齒免受振動損害的能力。

    顯然，在這種人工釉質(zhì)得到廣泛應用之前，其生產(chǎn)工藝應向高效化和智能化的方向發(fā)展。最后，Kota希望看到這種材料在航空航天和電子等諸如此類的領域中得到應用。

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責任編輯：劉洋

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