模拟沙蚕结构可研制新型超强超轻航空材料

 

北京时间7月24日消息，据英国新科学家杂志报道，沙蚕是一种非常丑陋的动物，它可能不会得到任何关于美貌外观的奖励。但是它却是一种奇特的虫子，其超强口腔器官将是研制适合飞机和太空飞船的新型超强、超轻关键性材料。

 

生活在大西洋北部的沙蚕使用其下颚和钳螯挖掘浅海水沉淀物，它们的下颚90%成份是由蛋白质构成，这种蛋白质材料本来的硬度不及人体手指甲，但是沙蚕下颚和钳螯中的蛋白质却得到了金属物质的增强，其硬度是当前人工制造的聚合体3倍。

 

分子生物学家克里斯·布鲁梅尔在美国加州州立大学圣芭芭拉分校攻读研究生时发现了沙蚕钳螯的奇特性质。他和同事们发现钳螯中的蛋白质包括着高含量组织氨基酸，少量的金属锌在该材料中充当着胶合剂，从邻近蛋白质粘合组织氨基酸微粒分子，这种在蛋白质之间的联接形成一种横拉式矩阵，该结构看上去使沙蚕的下颚更加强壮有力。布鲁梅尔认为，通过复制沙蚕的这种特殊结构，可以使人造材料进一步得到加强。

 

布鲁梅尔告诉《新科学家》杂志说，“改变控制该材料的浓度的金属数量，你可以通过增减金属数量控制其性质变化。这意味着我们可以基于廉价和易于实现的基础控制材料的属性，但并不会产生有毒副产品。”从理论上讲，沙蚕的下颚结构材料可以通过装载凝结金属离子的有机分子聚合物进行模拟，这将形成类似强度性质的聚合物。

 

美国密歇根州立大学安东尼·瓦斯从事多年的纳米粒子加固聚合物研究，他指出模拟沙蚕下颚结构将是一种最新的材料加固方法。但同时他强调称，由于我们并不足够清楚沙蚕下颚的这种材料性质，对于其应用前景尚不能评估过早。

 

迄今为止，布鲁梅尔和同事们仅能够测量出沙蚕下颚的硬度，通过对压缩力量的抵抗性进行判断。他们仍不知道这种材料经牙齿力量咬嚼，多大的程度下将损害或变形。令研究人员麻烦的是，像尖牙般的钳螯仅有几毫米长，该几何学结构并不便于接受测量。布鲁梅尔说，“我们对于这项研究数据非常感兴趣，但是其具体的应用仍有一定的差距。”

 

该研究小组目前希望建立一种人造合成类型牙齿，用于测试其他的性质，并清晰地掌握该材料潜在的应用范围。布鲁梅尔称，这种材料也可能呈现出一些自愈合性质，虽然该特征未被直接观测，但是类似于沙蚕下颚结构横向连接的其他生物学材料在被撕裂后会很快愈合，就像蚌类一样。