帽贝牙齿是最强的生物材料

英国朴茨茅斯大学(University of Portsmouth )的研究人员发现帽贝的牙齿强度达到6.5GPa(用AFM原子力显微镜测试),为迄今为止强度最高最坚固的生物材料,科研人员希望可以仿制帽贝牙齿中的纤维状结构,并将之用于车、船、以及飞机机体等高性能工程应用领域。帽贝如下图:

最强生物材料

帽贝的牙齿只有1mm,而且是弯曲的形状。但是,它需要这种强力的牙齿,在岩石表面刮取海藻食用。而其牙齿之所以坚固,是因为其中含有矿物质针铁矿(goethite),针铁矿含有一种独特的强铁α-FeO(OH),在这项研究之前,人们认为这种矿石只会出现在沼泽区域、洞穴地面、以及水中小天体上。帽贝的牙齿合成的针铁矿纤维的尺寸大小恰到好处,形成弹性好、可回复原形的结构。仿造笠贝牙齿的纤维结构,或许可以制造出具有高强性能的工程材料。下图是这种贝类牙齿的扫描电镜图:

最强的生物材料

此外,发现帽贝这种坚固牙齿结构的另一个意义是,打破以前的材料体积大就会减弱坚固度的理论,利用针铁矿可以制作成任何大小的材料,而强度不受任何影响。参考文献Extreme strength observed in limpet teeth,Asa H. Barber , Dun Lu , Nicola M. Pugno;DOI: 10.1098/rsif.2014.1326 ,Published 18 February 2015。