科学家破解大熊猫牙齿自修复机制，成为仿生材料的重点研究对象

发布时间：2019-02-12

提起中国，许多外国人的第一印象就是萌萌的大熊猫，而大熊猫作为国内的标志性动物，有一项神奇的特异功能，便是其表面宽阔和锋利坚固的牙齿可以碾压磨碎竹子成为其胃囊之物。

近日，中国科学院金属研究所材料疲劳与断裂实验室刘增乾博士带领研究团队首次发现了大熊猫牙齿能够实现自修复。换句话说，大熊猫的牙齿可以通过再生而自我修复，这种再生可以帮助熊猫每天咀嚼重达38公斤的坚硬竹茎，而竹子正式雄猫最重要的主食。这为新型仿生材料研发提供了新思路，并在人牙匹配型仿生复合义齿材料、高强高导电接触材料等方面研究取得新进展。

牙齿作为最重要的器官，在动物的生命历程中起了至关重要的作用，同时也是仿生材料的重点研究对象。研究发现，大熊猫牙齿能够实现自修复，主要得益于其牙釉质具有高密度富含有机质的矿物质缝隙和巧妙的组织结构。即组成牙釉质的无机矿物单元在微纳米尺度均沿咬合方向规则排列，而矿物之间的界面以天然有机质填充。

据介绍，熊猫牙釉质界面中的天然有机质，在水合条件下会发生溶胀，进而发生高分子链柔性提高、玻璃化转变温度降低等转变现象，从而实现牙釉质的自修复，而熊猫唾液中的水分子能够对自修复效应起到显著的促进作用。

研究团队首次提出了新型材料组织结构取向梯度的概念与设计原则，即通过调整自身的组织结构与所受外力之间的取向关系，实现材料抗拉又抗压，从而提高材料整体的力学性能。此外，该研究组还阐明了熊猫牙齿的主要种类、形式以及组织结构特征，从材料科学与力学角度揭示出其同步实现进攻与防护效果的性能优化机理，从而提炼出共性的仿生材料设计原则，他们将利用这些发现研究全新材料，来研究它在人类假牙和陶瓷方面的潜在用途。

如果您对复合材料、陶瓷这方面的学术资讯也有一定的了解，请参加2019年4月12-14日在马来西亚·吉隆坡隆重举行的第五届工程材料与制造技术国际学术会议（IFEMMT 2019）。该会议旨在为从事工程材料与制造技术的专家学者、工程技术人员、技术研发人员提供一个共享科研成果和前沿技术，了解学术发展趋势，拓宽研究思路，加强学术研究和探讨，促进学术成果产业化合作的平台。