模拟沙蚕结构可研制新型超强超轻航空材料
时间:2017-12-08

  科学网 - 模拟Nereis可以开发一种新型的超轻型航空材料

  北京时间7月24日消息,据英国“新科学家”杂志报道,奈瑞斯是一只非常丑恶的动物,它可能没有获得任何美丽的奖励外观。但这是一个奇特的缺陷,它的高超的口腔器官将成为飞机和航天器的新型超轻超轻材料。

  居住在北大西洋的Nereis用它的下颌和钳子挖掘浅海水沉积物。它们的下颌90%是由蛋白质制成的,其本质上不如人的指甲硬,但是由于金属材料增强了蛋白质的五爪和爪,硬度是目前人造聚合物的三倍。

  分子生物学家Chris Brummel在圣巴巴拉加利福尼亚大学为研究生研究时发现了蚕茧的奇特性质。他和他的同事们发现夹钳中的蛋白质含有高水平的组织氨基酸,并且少量的锌金属作为粘合剂结合来自相邻蛋白质的氨基酸微粒分子并形成蛋白质之间的连接一个水平拉矩阵,结构似乎使沙虫的下巴更强大。布鲁梅尔认为,通过仿制蚕的这种特殊结构,可以进一步加强人造材料。

  布鲁梅尔告诉新科学家,改变控制材料浓度的金属量可以让你通过增加或减少金属量来控制其性质的变化。这意味着我们可以基于便宜且易于实施的基础来控制材料的性质,但不会产生有毒的副产物。理论上,家蚕的颚骨结构的材料可以通过加载有机分子聚合物来模拟,所述有机分子聚合物使金属离子凝聚,形成具有类似强度性质的聚合物。

  密歇根大学密歇根大学的Anthony Gas多年从事纳米颗粒增强聚合物研究,指出模拟蚕蛾是最新的材料加固方法。但他同时强调说,由于我们对下颌骨材料的性质了解不够,所以不能太早评估。

  到目前为止,Brummel和他的同事们已经能够测量蚕蛾的硬度,并通过其抗压力来判断它。他们仍然不知道这种物质会被牙齿的力量碾碎多少,会损伤或变形多大。研究人员感到麻烦的是犬类钳只有几毫米长,几何形状不易测量。布鲁梅尔说我们对数据非常感兴趣,但是它的应用还有一些差距。

  该团队现在希望能够创造出一种合成人造牙齿来测试其他性能,并且清楚地识别材料的潜在应用。布鲁梅尔说,这种材料也可能表现出一些自我修复的特性,虽然没有直接观察到,但是在像贻贝一样撕裂之后,其他生物材料很快就会愈合,类似于蚕颚结构的横向连接。

  英国新科学家网站原文(英文)

  日本已经开发出一种新型的高强度复合材料

  吴信涛集团纳米功能材料的研究和发展一直是重大突破