定制人造珍珠母貝

天然珍珠母如貽貝是最堅硬、最穩(wěn)定、最堅硬的天然材料之一。研究人員已經被它迷住了。電子顯微鏡下珍珠母結構細膩；它看起來像一面微型磚墻，接縫處填滿了砂漿。這些磚由微小的碳酸鈣板組成，這些碳酸鈣板堆疊在一起，用礦物橋相互連接，并填充有有機物質的砂漿。

由安德雷R .領導的復雜材料小組的ETH研究人員一直在研究和模仿這種結構。材料科學家使用他們開發(fā)的特殊工藝來生產這種類似珍珠母的材料。

他們使用市售的幾十微米的氧化鋁板和一種環(huán)氧樹脂作為連接水泥。在旋轉磁場中，研究人員根據需要將溶解在水溶液中的磁化板沿一個方向排列，在大約1000攝氏度的高壓和溫度下，他們通過添加樹脂來固化材料。這導致復合材料具有類似于天然珍珠母的微觀結構。

橋梁加固結構

為了使人造珍珠母貝更加穩(wěn)定和堅硬，研究小組現在使用這種涂有氧化鈦的板。氧化鈦在800左右開始熔化，熔點低于氧化鋁。氧化鈦液滴在血小板表面形成，成為橋，從而強化整個結構?！斑@些橋梁也會顯著影響材料的強度，”剛剛發(fā)表在技術期刊《PNAS》上的一項研究的合著者庫納爾馬薩尼亞說。

這些鈦橋的密度可以通過壓力和溫度精確調節(jié)，以生產具有所需物理性能(如硬度、強度和斷裂韌性)的人造珍珠母。在模型和實驗的幫助下，研究人員計算出哪些壓力和溫度條件促進了各種性能的形成，這些性能在剛度上相當于碳纖維復合材料。憑借這一點，研究小組將這種生物材料的硬度、強度和韌性結合在一起，創(chuàng)造了一項新的世界紀錄。

通過新開發(fā)的技術，我們可以生產類似珍珠母的材料，這些材料具有適合各種應用的定制特性?？赡艿膽冒ńㄖw機和太空。

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