研究人员揭示了自然界最坚硬物质的秘密

研究人员揭示了赋予珍珠层硬度和弹性的潜在纳米力学，这一进步可能导致超强力合成材料。

珍珠层——或珍珠母——是软体动物外壳内部的材料，被认为是自然界最坚硬的材料。现在，由密歇根大学（U-M）领导的一组研究人员实时地揭示了它是如何工作的。

“我们人类可以在非自然环境中制造更坚硬的材料，例如极端高温和压力。但我们无法复制软体动物已经实现的纳米工程。将这两种方法结合起来可能会产生引人注目的新一代材料，以及本报“这是朝着这个方向迈出的一步，”密歇根大学材料科学与工程助理教授罗伯特·霍夫登说。

以牡蛎壳为灵感的复合材料表明，有序带来力量

人工珍珠母可作为保护涂层

研究人员知道珍珠层是由微小的霰石“砖”构成，并与有机材料构成的“砂浆”结合在一起。这种砖块和砂浆的排列增加了强度，但珍珠质比这些积木显示的要强得多。

在密歇根大学密歇根材料表征中心，研究人员使用压电微压头在电子显微镜下对nobilis羽片（noble pen shell）的外壳施加力，并实时观察发生的情况。

他们发现“砖块”是只有几百纳米大小的多层片剂。根据U-M的说法，这些药片保持分离，分层排列，并由一层薄薄的有机“砂浆”缓冲。当应力作用在外壳上时，“砂浆”挤压到一边，药片锁在一起，形成一个坚实的表面。当力被移除时，结构会回弹，而不会失去任何强度或弹性。珍珠层在高达其屈服强度80%的反复冲击中没有失去任何弹性。

如果裂缝确实形成，珍珠层将裂缝限制在一层，而不是允许裂缝扩展，从而保持外壳结构完整。

Hovden在一份声明中说:“一个软体动物，虽然不是最聪明的生物，却能在如此多的尺度上构造如此多的结构，这真是令人难以置信。”“它制造碳酸钙的单个分子，将它们排列成纳米层片，与有机材料粘在一起，一直到外壳的结构，将珍珠层与其他几种材料结合在一起。”

霍夫登认为，人类可以利用贻贝的方法来制造纳米工程复合材料表面，这种表面可以比现在的材料更轻、更坚固。