中国科学院金属研究所材料疲劳与断裂实验室刘增乾博士带领研究团队首次发现了大熊猫牙齿能够实现自修复。
这为新型仿生材料研发提供了新思路,并在人牙匹配型仿生复合义齿材料、高强高导电接触材料等方面研究取得新进展。
牙齿,是动物天生的进攻防卫武器和咀嚼食物助消化的工具,也是仿生材料的重点研究对象。
研究发现,大熊猫牙齿能够实现自修复,主要得益于其牙釉质具有高密度富含有机质的矿物质缝隙和巧妙的组织结构。
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牙釉质的变形、损伤与自动回复微观上都是以界面为媒介实现的。
水分子能够对自修复效应起到显著的促进作用,这主要归因于牙釉质界面中的天然有机质在水合条件下会发生溶胀、高分子链柔性提高、玻璃化转变温度降低等转变。
刘增乾研究团队在系统阐明天然生物材料梯度设计的形式、原则及其起到的作用与机制的基础上,首次提出了新型材料组织结构取向梯度的概念与设计原则,阐明了梯度结构取向与再取向对力学性能的优化机理,并且提炼了改善材料力学性能的仿生设计新思路。
同时,该研究组首次发现,材料在加载过程中发生的组织结构再取向不仅可以提高其变形能力,更能够为实现综合力学性能的改善提供有效的途径。
参考资料来源:中国科学院金属研究所-科学家首次发现大熊猫牙齿实现自修复机制