據(jù)外媒《伊朗日?qǐng)?bào)》4月5日?qǐng)?bào)道，美國(guó)麻省理工材料的科學(xué)家們通過研究骨頭的微型結(jié)構(gòu)，模仿骨頭開發(fā)出一種新鋼材。即便受到反復(fù)應(yīng)力，它也比傳統(tǒng)鋼材堅(jiān)持更久，不會(huì)開裂，可以用來建造橋梁和摩天大樓。相關(guān)研究論文已經(jīng)發(fā)表于3月份的《科學(xué)》雜志上。

  普通鋼鐵有一個(gè)弱點(diǎn)，就是內(nèi)部容易產(chǎn)生微觀裂縫，鋼材整體有斷裂傾向。例如，一座橋在日常交通高峰期時(shí)，會(huì)遭遇多部車輛循環(huán)碾壓的應(yīng)力，因此內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生不明顯的裂縫，但不會(huì)被立即察覺，而是逐漸擴(kuò)大，直到鋼材崩壞才被發(fā)現(xiàn)。只要制造鋼材的方式不變，這種金屬疲勞會(huì)一直存在，為建筑安全帶來極大隱患。

  相比之下，骨頭則不同，有相同承重的骨頭只有鋼鐵重量的1/4到1/5。研究表明，雖然骨頭的主要成分是脆弱的礦物質(zhì)，但它的內(nèi)部纖維尺寸微小，且結(jié)構(gòu)呈垂直排列，內(nèi)部能形成較大氣缸，抗裂性更強(qiáng)。麻省理工的冶金學(xué)家塔桑引導(dǎo)研究團(tuán)隊(duì)，模仿骨頭的結(jié)構(gòu)，開發(fā)出新型鋼鐵，能夠避免金屬疲勞。

  塔桑的研究結(jié)果證明，有鐵素體-滲碳體珠光體鋼結(jié)構(gòu)和馬氏體-奧氏體相變誘導(dǎo)彈性鋼結(jié)構(gòu)兩種，比較接近骨頭的天然結(jié)構(gòu)。其中，前者能夠讓裂縫停止于發(fā)生層上，而后者卻能通過晶體在不同穩(wěn)態(tài)下的變換，吸收裂縫擴(kuò)散的能量，甚至使其復(fù)原。在這兩種結(jié)構(gòu)中，裂縫都無(wú)法沿直線生長(zhǎng)，隨著接觸面積越大，與周圍材料的摩擦越大，從而無(wú)法擴(kuò)張。

  研究人員綜合兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，采用輕薄不同、結(jié)構(gòu)交錯(cuò)的納米晶體來制造新鋼材，其內(nèi)部層狀結(jié)構(gòu)僅有100至300納米寬。這種鋼材只有少部分會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、受壓變形的情況，抗裂性比用于制造汽車外殼的鋼材還好。普通汽車鋼材的疲勞壽命為10至100千周，而新鋼材的疲勞壽命可達(dá)10000千周。研究者指出，這種新鋼材在投入使用之前需要更多測(cè)試，而由此建立起的測(cè)試原則也同樣適用于其他混合成分制成的金屬。

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