熊猫牙可以自修复 研发仿生材料有了新思路

《科学日报》(记者郝晓明)曾经是食肉动物的可爱大熊猫经过长时间的进化成为了“素食者”。宽而尖的牙齿可以把竹子压碎并磨成它的胃囊。最近，中国科学院金属研究所材料疲劳与断裂实验室刘增干博士领导的研究团队首次发现大熊猫牙齿可以实现自我修复，为新型仿生材料的研发提供了新思路，并在人类牙齿匹配仿生复合义齿材料、高强度、高导电性接触材料等方面取得了新进展。

牙齿是动物天然的攻击性防御武器，咀嚼食物有助于消化。它们也是仿生材料的主要研究对象。研究发现大熊猫的牙齿可以自我修复，这主要是由于富含有机物的高密度矿物质裂隙和巧妙的珐琅质组织结构。刘增干说，大熊猫牙齿的矿物质像树一样垂直紧密排列，形成一个珐琅质的“强森林”，而有机物则填充在“矿物树”之间的微小空隙中。珐琅质的变形、损坏和自动恢复是通过这些微小的缝隙在显微镜下实现的。

据报道，熊猫釉质界面的天然有机物在水化条件下会膨胀，导致聚合物链柔韧性增加、玻璃化转变温度降低等变化，从而实现釉质的自修复。熊猫唾液中的水分子能显著促进自我修复效果。

研究团队首次提出了新材料组织结构取向梯度的概念和设计原则，即通过调整自身组织结构与外力之间的取向关系，实现材料的拉伸和压缩性能，从而提高材料的整体力学性能。

此外，研究团队还明确了熊猫牙的主要类型、形态和组织结构特征，并从材料科学和力学的角度揭示了同步攻击和防护效果的性能优化机制，从而提炼出常见的仿生材料设计原则。