中國科學家首次發現大熊貓牙齒自修復：為仿生材料提供思路

呆萌可愛的大熊貓，曾是食肉動物，經長期進化後才成為“素食者”。表面寬闊和鋒利堅固的牙齒可以碾壓磨碎竹子成為其胃囊之物。

近日，中國科學院金屬研究所材料疲勞與斷裂實驗室劉增乾博士帶領研究團隊首次發現了大熊貓牙齒能夠實現自修復，這為新型仿生材料研發提供了新思路，並在人牙匹配型仿生複合義齒材料、高強高導電接觸材料等方面研究取得新進展。

牙齒，是動物天生的進攻防衞武器和咀嚼食物助消化的工具，也是仿生材料的重點研究對象。

研究發現，大熊貓牙齒能夠實現自修復，主要得益於其牙釉質具有高密度富含有機質的礦物質縫隙和巧妙的組織結構。

據劉增乾介紹，大熊貓牙齒的礦物質像樹木一樣垂直緊密地排列，從而形成牙釉質的“堅固森林”，而有機質則填充在“礦物質樹”之間微小的縫隙中，牙釉質的變形、損傷與自動回覆，微觀上都是通過這種微小的縫隙實現。

據介紹，熊貓牙釉質界面中的天然有機質，在水合條件下會發生溶脹，進而發生高分子鏈柔性提高、玻璃化轉變温度降低等轉變現象，從而實現牙釉質的自修復，而熊貓唾液中的水分子能夠對自修復效應起到顯著的促進作用。

研究團隊首次提出了新型材料組織結構取向梯度的概念與設計原則，即通過調整自身的組織結構與所受外力之間的取向關係，實現材料抗拉又抗壓，從而提高材料整體的力學性能。

此外，該研究組還闡明瞭熊貓牙齒的主要種類、形式以及組織結構特徵，從材料科學與力學角度揭示出其同步實現進攻與防護效果的性能優化機理，從而提煉出共性的仿生材料設計原則。