模仿珍珠母强度和韧性的新材料

朱崇恺

鹦鹉螺壳内的虹彩珍珠质

夏季，许多人喜欢沿着海滩散步寻找贝壳。其中最有价值的是那些内部包含虹彩珍珠母（也称为珍珠质）的珍珠。但是，许多人都不知道，闪闪发光的珍珠质是自然界中集坚固及弹性于一身的材料之一。

一些软体动物（例如鲍鱼和珍珠贝）的外壳内衬着珍珠母。这种材料由被称为文石的微观矿物“砖层”交替地堆叠在软性有机化合物层上组成。科学家们试图复制这种结构以制造用于工程或医学应用的材料，但是到目前为止，人造珍珠质还不如天然珍珠质坚固。费尔南德斯（Javier Fernandez）及其同事注意到，以前的人造珍珠母使用的是扁平的礦物砖，而天然材料的波浪砖则以错综复杂的人字形图案互锁。他们想看看复制这种结构是否会创造出更强、更坚韧的珍珠母模仿材料。

团队在壳聚糖膜上将矿物文石片制成了所需的波浪砖形状，然后用丝素蛋白填充波浪形表面之间的空间，最后再将150个这样的互锁层堆叠到一起，就形成了厚度约一美分硬币（1.55毫米）的复合材料。该材料的强度几乎是以前的珍珠母模拟物的两倍，而韧性则是以前的四倍，接近于天然珍珠母的强度和韧性。研究还发现，人造珍珠质同样具有生物相容性，这表明该材料可以适用于医疗用途。