转载

仿生牙结构和硬度媲美真牙

　　科技日报北京 9 月 28 日电（记者常丽君）瑞士联邦理工大学（ETH）科学家最近开发出一种新工艺，能近乎完美地模仿天然牙齿或贝壳的结构，造出可媲美天然产品性质的多层材料。

　　在自然界，很少有材料比牙齿或贝壳更坚硬耐久，秘密在于这些材料独特的精细结构：由不同的层组成，每一层有数不清的微小片状结构，并按相同方向整齐地连接在一起。科学家虽能仿造珍珠母，但要造出具有相同微观结构和性质的材料还很困难。

　　物理学家组织网 28 日（北京时间）报道，ETH 复杂材料学教授安德烈·斯图尔特带领的团队将这种工艺称为“磁辅助滑浇铸（MASC）”，先造出一个石膏铸模，然后在模子里注入含有磁性陶瓷小片（如氧化铝片）的悬浮剂，石膏模上的孔会慢慢吸收悬浮液中的液体，使材料从外到内逐渐凝固变硬。

　　在浇铸过程中施加磁场，造出一种类层状结构，能按一定间隔改变陶瓷片方向。改变悬浮液成分和小片的方向，还能连续地造出多层结构，每层的材料性质还可以不同。

　　这种工艺能造出复杂的材料，近乎完美地模仿珍珠母或牙釉质等天然产品。“我们的技术就像 3D 打印，但速度要快 10 倍，而且成本效益更高。”论文合著者、团队博士后弗洛里安·博维利说。

　　为了展示新技术的潜力，斯图尔特团队造出了一颗人造牙，有着天然牙齿的微观结构，表面像真牙一样硬，表层以下则比较软。斯图尔特说：“人造牙的硬度和韧性结构都非常符合天然牙齿。”

　　斯图尔特指出，目前的研究还只是证明在实验室里能造出牙齿的天然精细结构，人们能在一定程度上控制材料组成的微观结构。如果用作假牙，这种材料的外观还要大大改进。新工艺中的陶瓷片磁化和定向已经取得专利。

　　除此之外，新工艺还能用在其他方面，比如用小铜片代替电子设备中的氧化铝小片。“小片的材质和方向可以按需要结合，迅速简便地造出大量性质各异的材料。”斯图尔特说。

　　总编辑圈点

　　材料科学技术的发展总能带来让人惊奇的新事物。瑞士联邦理工大学的科学家从贝壳和牙齿的微观结构获得灵感，利用磁场来制造类层状结构，并控制材料微粒的方向，制造出了外硬内软的类贝壳或牙齿材料；而他们的目标，是利用该项技术来快速制造各种性质各异的材料。这也进一步说明，科技的发展，除去其本身的驱动力，师法自然也能在一定程度上给予其力量。在各类材料层出不穷的今天，我们也期待，这类新材料能尽快地从实验室走入人类的生活，让自然给我们的启示回归到自然中。

正文到此结束