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中科大种出仿生珍珠母

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2016-10-11 14:29:00【

 中国科学技术大学教授俞书宏课题组在人工合成珍珠母方面取得突破性进展,首次通过模拟天然珍珠母生长过程制备了人工仿生结构材料,具有与天然珍珠母高度相似的化学成分、微观结构等特征,并兼具很好的强度及韧性。该成果刊发在10月7日出版的《科学》杂志上。

 
贝壳内层的珍珠母具有独特而复杂的微观层状结构,这种结构使珍珠母在宏观上同时具备超常的硬度和韧性。仿珍珠母材料的制备一直是材料科学领域的研究热点之一。
 
研究人员首先通过取向冻结和乙酰化转化的方法,用与天然贝壳中完全相同的有机材质搭建出类似的层状“框架”,并置入人工“腔体”中。不同于自然界中贝类花费数年时间不断分泌该有机物质并使碳酸钙其在框架上矿化,俞书宏团队设计了一个“循环系统”,即通过一台作用类似于人体的心脏的蠕动泵,不断向腔体内的框架里泵入饱和碳酸氢钙溶液,同时带出反应后的残余废料,在两周内就能“复制”珍珠母长达数年的自然形成过程,速度超其百倍。
 
电子显微镜等多种检测手段表明,这种通过与自然策略高度近似的材料生长方法制备的人工材料,在成分和微观结构上均与天然珍珠母高度近似,在多个尺度上再现了天然珍珠母的微观等级结构和力学特性,而宏观上也同时展现出很好的强度和韧性。
 
虽然目前人工合成的珍珠母还无法拥有天然珍珠的“晕彩”,再加上制造成本因素,这种合成方法暂时还不便用于生产装饰用的珍珠。但这种方法用于骨缺损修复领域则可能成为众多骨骼受损患者的福音。不仅如此,这种温和而便利的方法还可推广到其他材料体系,用于制备多种具有仿生结构和特殊功能的复合材料。

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