牙齒帶來飛機變革的思考！

材料牛注：通過仿生牙釉質的微觀結構，制備堅韌仿生材料應用于飛行器。

對飛行器的結構和電子構件而言，二者必須能夠耐受持續的機械應力和震動且不會斷裂，而且這兩類構件還不可像橡膠一樣柔軟。鑒于人類牙釉質的性能滿足以上要求這一事實，密歇根大學的Nicholas Kotov教授領導的團隊創造了一種人工合成的牙釉質。這一材料有望應用于飛機的結構和電子構件。

當Kotov尋找自然界中有減震性能且堅硬的材料時，像骨頭和生物殼這類材料都在其考察范圍內。但是，他發現牙釉質只有一種。這是因為在數百萬年時間里，來自不同生物體內的牙釉質都具有相同的基本結構。顯然，牙釉質的結構有其獨到之處，并一直發揮著作用。

在天然牙釉質中，堅硬的陶瓷晶體柱被較柔軟的蛋白質基質包裹。牙齒功能不同則牙釉質的堆疊層數也會相應改變。當釉質層中的晶體柱受壓彎曲時，產生的應力會被分散到包覆在柱子周圍的基質蛋白中，使得晶體柱不會被折斷。

與Kotov在一起工作的博士后研究員BongjunYeom重構了這種釉質層的結構。第一步，在基片上生長出ZnO納米線（相當于陶瓷晶體柱）；第二步，將兩種液態聚合物引入到ZnO納米線陣列中（相當于釉質中的蛋白質基質）。當將這種聚合物涂覆在ZnO納米線陣列后待其固化再重復上述操作，如此重復多次。

重復涂覆總共40次，便可制備出一個厚度只有1微米的單層人工釉質；再將這種單層釉質一層一層向上堆疊共20層，便可得到與天然牙齒釉質相仿的人工釉質。這種人工釉質接近了真正的牙釉質保護牙齒免受振動損害的能力。

顯然，在這種人工釉質得到廣泛應用之前，其生產工藝應向高效化和智能化的方向發展。最后，Kota希望看到這種材料在航空航天和電子等諸如此類的領域中得到應用。

原文鏈接：Tooth-inspired tech could make for tougher planes.

本文由材料人編輯部丁菲菲提供素材，彭勝攀編譯，朱曉秀審核，點我加入材料人編輯部。

材料測試，數據分析，上測試谷。