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华人学者发现海星骨头是航天等领域所需的优秀材料，但无法复制

华人学者发现海星骨头是航天等领域所需的优秀材料，但无法复制

2025-02-21 04:36:53阅读量：18 字体：大中小

近日在最新一期的《科学》杂志上，一篇文章格外抢眼，甚至登上了本期封面。它由美国弗吉尼亚理工大学机械工程系李玲助理教授及其团队发表，描述了一种名为“馒头海星”的骨架。

  骨头由多孔碳酸钙材料组成，其化学成分与我国使用的粉笔相似，但它不像粉笔那么脆弱，可以想象它一定有着非凡的结构。就像石墨和金刚石的区别一样，虽然它们都是由碳组成，但由于结构不同，它们的硬度也有巨大的差异。
  研究表明海星骨是一种纯天然、多孔、轻质、性能良好的陶瓷材料，也是汽车、航空航天等制造业追求的理想材料。但遗憾的是，人类暂时还无法复制这种材料，可见大自然是最成熟的设计师，那么这种海星的骨骼表现究竟有多出色呢。
  他们因为看似僵硬的手臂和腿可以同时大幅度弯曲而引起了研究人员的注意，然后在扫描电镜观察下，研究人员发现在馒头海星表面生长着一排排排的小方解石晶体，也就是它们组成了海星的骨骼。这就是这些骨头的真相，研究人员说，这些致密而致密的微晶格形成了直径只有几毫米的“小骨头”，而这些无数的小骨头与软组织相连，最终构成了馒头海星的整体骨架。
  这使得海星的骨架类似于由单个方解石单晶雕刻而成的周期性晶格，具有近乎完美的两尺度微晶格结构。这样馒头海星可以灵活移动，同时具有一定的硬度，既灵活又牢固，更神奇的是，当微晶格断裂时，还能阻止裂缝进一步扩大。这是因为微晶格结构中含有很多晶格缺陷，抑制了裂纹在一定方向上的扩展。
  然而他们只是用3D打印技术制作了一个立方体模型，让人们直观地了解材料的内部结构，它仍然只是塑料而不是碳酸钙，遗憾的是以目前的人类技术，复制这种材料还远远不够。所以我们需要认识到，虽然很多人对动物科学不屑一顾，但总会有人抓住机会创造历史，这些看似不起眼的研究，或许会成为推动人类进步的动力。