英国研究者发现海边帽贝的牙齿是自然界最强的生物材料,拉伸强度约为蜘蛛丝的5倍,足以承受将碳转化为钻石的压力,超越了凯夫拉,堪比最高品质碳纤维。秘密在于针铁矿纳米纤维嵌入蛋白质基质的结构。

英国研究者发现海边帽贝的牙齿是自然界最强的生物材料,拉伸强度约为蜘蛛丝的5倍,足以承受将碳转化为钻石的压力,超越了凯夫拉,堪比最高品质碳纤维。秘密在于针铁矿纳米纤维嵌入蛋白质基质的结构。

蜘蛛丝跌落王座:帽贝牙齿才是自然界最强材料

帽贝用每平方英寸75磅的吸力牢牢粘在礁石上,用一根长满牙齿的舌头慢慢刮食岩石表面。就是这些牙齿,在实验室中被证明承受住了足以把碳压成钻石的压力。论文的第一作者Asa Barber说得更形象:相当于一根意大利面条吊起约3300包一磅重的糖。

蜘蛛丝跌落王座:帽贝牙齿才是自然界最强材料

牙齿材料主要成分是针铁矿,一种含铁的晶体矿物,以纳米纤维形态嵌入蛋白质基质中,形成了一种复合结构。虽然它的拉伸强度不如石墨烯,但已经超越了凯夫拉,与最高品质的碳纤维不相上下。

这项发现并不意味着材料科学要放弃蜘蛛丝转向海洋蜗牛。工程师们的思路是:理解帽贝牙齿的结构原理,为建造更强韧、更灵活的工程材料提供仿生学模板。手术缝线、建筑材料、防护装备都可能受益。

一个容易被混淆的细节需要澄清:文章讨论的是拉伸强度,不是硬度和压缩强度。天然材料中还有更硬的狠角色,比如纤锌矿型氮化硼和陨石撞击形成的蓝丝黛尔石,后者能承受比钻石高58%的压力。但论能吊多重的本事,目前没有已知天然材料比帽贝牙齿更能扛。

原文:https://www.smithsonianmag.com/smart-news/spider-silk-loses-top-spot-natures-strongest-material-snails-teeth-180954346/