中国科学家用仿生方法成功合成人工珍珠母

新华社华盛顿8月18日电(记者林)珍珠母是当今世界仿生材料设计研究的热点。18日，中国研究人员在美国杂志《科学》(Science)的网络版上报道称，他们通过完全仿生的方法，使人工珍珠母在组成、结构和性质上与自然相似，这是指软体动物合成天然珍珠母的策略。

负责该项研究的中国科技大学教授于书鸿告诉新华社:“从具体的合成材料来看，我们已经实现了人工合成珍珠母的梦想，这与天然珍珠母非常相似。从长远来看，这一研究为未来功能优异的仿生结构材料的发展提供了一种新的思路和通用的方法

在自然界中，生命系统通常使用大量获得的原材料来不断优化其微观结构，以改善其体内硬质复合材料的机械性能。材料的仿生设计就是学习这种独特的微观结构，并与合成材料相结合，以获得性能远远超过传统材料的新材料。

目前，仿生结构材料的研究热点包括壳体、骨骼和牙齿。其中，珍珠母是贝壳的内层材料，其组成和结构与珍珠相似，通常含有95%以上的碳酸钙和不到5%的甲壳素和丝素等有机物。从微观上看，它具有砖泥结构的墙体建筑，其中“砖”是碳酸钙薄片，“泥”是甲壳素和其他有机物质。

俞叔洪等人的方法是指软体动物的造墙策略来合成珍珠的天然母体。首先，采用优化冷冻组装方法构建了一个具有多层中尺度结构的甲壳素框架。其次，碳酸钙被矿化，并通过在框架中循环矿化溶液在框架的每一层上生长。最后，通过浸渍丝素溶胶和热压得到仿珍珠材料的母体。

这种仿珍珠母贝材料的化学成分与天然珍珠母贝非常相似，并且具有跨越多个尺度的有序结构。其密度较低，但其机械性能相当，并具有优异的抗断裂性。

研究人员认为，这种结合“组装和矿化”的新的中尺度合成策略适用于许多其他材料系统。该方法易于控制材料的微纳米结构，原理简单，成本低廉，有望用于设计和构建各种具有优异力学性能的新型多层结构材料。