科學家研製“人造珍珠”可微調剛度、強度和韌性

珍珠質（nacre）是珍珠外層的硬質彩虹色塗層，但在某些軟體動物的內部也有發現。*作為大自然中最堅硬、穩定的材料之一，瑞士科學家已經開發出了打造人工珍珠質的工藝，而且能夠針對不同的應用進行“微調”。*天然珍珠層的微觀結構，非常類似於磚牆。它由堆積的磚狀碳酸鈣板組成。這些“磚”通過生物聚合物“砂漿”連接到一起、中間還有由礦物質組成的微小互聯“橋樑”。

由 Andr� R. Studart 教授帶領的*一支瑞士蘇黎世聯邦理工學院研究團隊，正在研發可量產的人造珍珠，*並根據實際用户進行微調。

研究人員從商用的氧化鋁板開始，讓其扮演碳酸鈣的角色。然後將長度幾十微米的原料，懸浮在經受磁場旋轉的懸浮液中，讓所有細長的板塊在同一個方向上對齊，就像牆壁中的磚塊那樣。

接着加入環氧樹脂和氧化鈦顆粒，將整個混合物置於高壓之下，同時加熱至約 1000℃（1832℉）。硬化後的樹脂，會扮演磚塊間的砂漿角色，而二氧化鈦會在 800℃（1472℉）時熔化形成橋樑。

與此同時，氧化鋁板本身並沒有達到熔點，所以不會發生熔化。一旦材料冷卻，就形成了一種非常類似於珍珠的產品。ETH Zurich 指出，該材料集剛度、強度、韌性與一體，創造了一個新的世界紀錄。

*值得一提的是，通過改變材料製作時的壓力和温度，還可以微調這三種特性。*該技術最終有望被運用到建築、航空/航天器設計等領域。

*有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。*原標題為：

《Quantifying the role of mineral bridges on the fracture resistance of nacre-like composites》

《量化礦物橋樑對珍珠質類複合材料抗裂性的作用》

[編譯自：New Atlas, 來源：ETH Zurich]