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，除了偶爾出現(xiàn)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。

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(qiáng)大遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎你的想象——我們甚至可以從牙齒上學(xué)習(xí)制作更好的飛機(jī)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(yuǎn)應(yīng)用的研究。

他認(rèn)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(fù)合材料的生產(chǎn)帶來很多靈感，使得它們的制作經(jīng)常優(yōu)于制造工業(yè)材料?？茖W(xué)家成功地創(chuàng)造了‘人造牙釉質(zhì)’，或者更確切地說是納米復(fù)合材料，其機(jī)械性能復(fù)制了牙釉質(zhì)，其中最明顯的是強(qiáng)度和硬度。”

譬如，這種超強(qiáng)的“人工牙釉質(zhì)”可以用來制造更強(qiáng)的飛機(jī)機(jī)身，用以更好地承受飛機(jī)遇到的震動(dòng)器和壓力。

嵌入鋼釘毫無壓力

我們先來介紹一下牙釉質(zhì)”。作為牙齒的最外層，它是哺乳動(dòng)物身體上最堅(jiān)硬的組織，足以抵抗我們每天牙齒數(shù)以萬計(jì)的震動(dòng)。

無論是遠(yuǎn)古時(shí)期的霸王龍，海洋深處的海象海膽，還是現(xiàn)在生存在地球上的人類，我們的牙釉質(zhì)都共享著類似的結(jié)構(gòu)。

在生物不斷演化變遷的過程中，牙釉質(zhì)的結(jié)構(gòu)經(jīng)受住了時(shí)間的考驗(yàn)。在微觀水平上，牙釉質(zhì)由硬的陶瓷晶體柱組成，它被軟的有機(jī)蛋白包圍。

當(dāng)壓力通過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)也摩擦著周圍的軟蛋白質(zhì)。這些軟蛋白質(zhì)材料再通過吸收過多的振動(dòng)能量來保護(hù)牙齒結(jié)構(gòu)不受損害。

最外層的牙釉質(zhì)

現(xiàn)在，科托夫教授和研究員Yeom通過在芯片上增加氧化鋅納米線來創(chuàng)造“人工牙釉質(zhì)”。他在納米線上層疊兩種聚合物，再旋轉(zhuǎn)芯片來鋪展液體并烘烤它，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(qiáng)度，所以要進(jìn)行精細(xì)的分層確保表面完全咬合。

科托夫教授在接受采訪時(shí)說到：

“生物材料奇妙的機(jī)械性能來自于其軟結(jié)構(gòu)對硬結(jié)構(gòu)在大分子和納米級層面上的適應(yīng)，反過來也是如此。”

現(xiàn)在，“人工牙釉質(zhì)”可能是目前制作飛機(jī)機(jī)身與汽車底盤金屬材料的最好替代品。

研究人員表示，這種生物復(fù)合材料不僅更輕，它還能承受金屬在飛行過程中產(chǎn)生的持續(xù)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(fù)合

然而，即使“人工牙釉質(zhì)”的商業(yè)應(yīng)用前景相當(dāng)光明，但科托夫和他的團(tuán)隊(duì)亟需找到一個(gè)很好的方式來實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)：

首先，它需要40層來建立“人造牙釉質(zhì)”一微米的搪瓷狀結(jié)構(gòu)需要40層來建立。

其次，他們需要再鋪設(shè)另一層氧化鋅納米線并填充40層聚合物，重復(fù)需要整個(gè)過程20次！

這兩步對于科學(xué)家及制作人員來說實(shí)現(xiàn)難度非常大且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，成本當(dāng)然可以想象。

唉，想想就覺得“路漫漫其修遠(yuǎn)兮”。但技術(shù)是新生的，隨著實(shí)驗(yàn)的繼續(xù)和深入研究，讓我們還是期待一下坐著“牙齒”上天的那一刻吧！