科学家受骨骼启发创造全新结构 或能延长材料的使用寿命

随着人们对骨骼如何保持力量有了新的理解，我们也许有一天会看到骨骼激发的材料被开发出来用于生产更耐用的产品，如飞机机翼。此外，这些发现也可能导致骨质疏松症和其他疾病的更好治疗。

骨骼的晶格内部结构通常由垂直的板状支撑网络和在它们之间延伸的较薄的水平杆状支撑网络组成。当一根骨头一次承受一个重物时，它在很大程度上取决于垂直支柱的密度来决定它是否会断裂。以前，人们认为水平支柱对骨骼强度影响很小。

然而，利用计算机模型，康奈尔大学的研究人员最近发现，水平支柱的密度越大，骨头在断裂前随着时间的推移会经历越多的小载荷循环——这就是它的长期疲劳寿命。

首席科学家克里斯托弗·埃尔南德斯说:“如果你考虑一个物体能承受多少低振幅的载荷，这些小的横向倾斜的支柱是很重要的。随着年龄的增长，他们将首先失去这些水平支柱，从而增加了由于多种周期性载荷而导致骨折的可能性。”

受骨骼启发的科学家创造新结构或延长材料的使用寿命

为了对计算机模型数据进行物理测试，研究人员以3D模式打印各种骨激发聚氨酯聚合物材料的样品，然后对它们进行重复加载循环。研究发现，通过增加水平支柱的厚度，材料的疲劳寿命可提高100倍。

现在，该团队希望他们的发现能够激发人造材料，使其在整个使用寿命中能够更好地承受各种载荷。赫尔南德斯指出，航空航天材料就是一个很好的例子，他说:“飞机的机翼在每次飞行中都要承受数千个载荷。”

这项研究在最近发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文中有所描述。该研究也有助于指导退行性骨疾病治疗方法的发展。