你可能不會(huì )注意到，其實(shí)你的牙齒每天都很辛苦：從午飯咀嚼牛肉，到飯后閑聊，它們都在不斷的震動(dòng)著(zhù)，除了偶爾出現的小疾病，它們幾乎從不罷工，兢兢業(yè)業(yè)勤勤懇懇地為你服務(wù)著(zhù)。

這不，忠誠的牙齒終于吸引了科學(xué)家們的目光：

事實(shí)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(xué)習制作更好的飛機材料。

密歇根大學(xué)工程學(xué)院的教授尼古拉斯·科托夫（NicholasKotov）和博士后研究員BongjunYeom日前在《自然》雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于“牙釉質(zhì)”的潛在深遠應用的研究。

他認為，牙釉質(zhì)是一種不可多得的工業(yè)制作材料：

“活生物體的演化給生物復合材料的生產(chǎn)帶來(lái)很多靈感，使得它們的制作經(jīng)常優(yōu)于制造工業(yè)材料。科學(xué)家成功地創(chuàng )造了‘人造牙釉質(zhì)’，或者更確切地說(shuō)是納米復合材料，其機械性能復制了牙釉質(zhì)，其中最明顯的是強度和硬度。”

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

嵌入鋼釘毫無(wú)壓力

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

無(wú)論是遠古時(shí)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(lèi)，我們的牙釉質(zhì)都共享著(zhù)類(lèi)似的結構。

在生物不斷演化變遷的過(guò)程中，牙釉質(zhì)的結構經(jīng)受住了時(shí)間的考驗。在微觀(guān)水平上，牙釉質(zhì)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(guò)咀嚼或咬合施附加在牙齒上時(shí)，那些晶體柱會(huì )被壓縮和彎曲，同時(shí)也摩擦著(zhù)周?chē)能浀鞍踪|(zhì)。這些軟蛋白質(zhì)材料再通過(guò)吸收過(guò)多的振動(dòng)能量來(lái)保護牙齒結構不受損害。

最外層的牙釉質(zhì)

現在，科托夫教授和研究員Yeom通過(guò)在芯片上增加氧化鋅納米線(xiàn)來(lái)創(chuàng )造“人工牙釉質(zhì)”。他在納米線(xiàn)上層疊兩種聚合物，再旋轉芯片來(lái)鋪展液體并烘烤它，這樣可以讓塑料固化在涂層之。

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(huì )降低材料和摩擦的強度，所以要進(jìn)行精細的分層確保表面完全咬合。

科托夫教授在接受采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)到：

“生物材料奇妙的機械性能來(lái)自于其軟結構對硬結構在大分子和納米級層面上的適應，反過(guò)來(lái)也是如此。”

現在，“人工牙釉質(zhì)”可能是目前制作飛機機身與汽車(chē)底盤(pán)金屬材料的最好替代品。

研究人員表示，這種生物復合材料不僅更輕，它還能承受金屬在飛行過(guò)程中產(chǎn)生的持續振動(dòng)和壓力，抵抗膨脹和壓縮。

此外，人工牙釉質(zhì)還可以制作火箭中的電子電路，但它必須承受極端的震動(dòng)器和重力作用。

人工牙釉質(zhì)材料的復合

然而，即使“人工牙釉質(zhì)”的商業(yè)應用前景相當光明，但科托夫和他的團隊亟需找到一個(gè)很好的方式來(lái)實(shí)現量產(chǎn)：

首先，它需要40層來(lái)建立“人造牙釉質(zhì)”一微米的搪瓷狀結構需要40層來(lái)建立。

其次，他們需要再鋪設另一層氧化鋅納米線(xiàn)并填充40層聚合物，重復需要整個(gè)過(guò)程20次！

這兩步對于科學(xué)家及制作人員來(lái)說(shuō)實(shí)現難度非常大且費時(shí)費力，成本當然可以想象。

唉，想想就覺(jué)得“路漫漫其修遠兮”。但技術(shù)是新生的，隨著(zhù)實(shí)驗的繼續和深入研究，讓我們還是期待一下坐著(zhù)“牙齒”上天的那一刻吧！