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仿生牙結構和硬度媲美真牙
來源： 科技日報
作者：南皮縣產學研科技成果轉化服務中心
日期：
2015-10-01
瑞士聯邦理工大學（ETH）科學家最近開發出一種新工藝，能近乎完美地模仿天然牙齒或貝殼的結構，造出可媲美天然產品性質的多層材料。
在自然界，很少有材料比牙齒或貝殼更堅硬耐久，秘密在于這些材料獨特的精細結構：由不同的層組成，每一層有數不清的微小片狀結構，并按相同方向整齊地連接在一起。科學家雖能仿造珍珠母，但要造出具有相同微觀結構和性質的材料還很困難。
物理學家組織網28日（北京時間）報道，ETH復雜材料學教授安德烈·斯圖爾特帶領的團隊將這種工藝稱為“磁輔助滑澆鑄（MASC）”，先造出一個石膏鑄模，然后在模子里注入含有磁性陶瓷小片（如氧化鋁片）的懸浮劑，石膏模上的孔會慢慢吸收懸浮液中的液體，使材料從外到內逐漸凝固變硬。
在澆鑄過程中施加磁場，造出一種類層狀結構，能按一定間隔改變陶瓷片方向。改變懸浮液成分和小片的方向，還能連續地造出多層結構，每層的材料性質還可以不同。
這種工藝能造出復雜的材料，近乎完美地模仿珍珠母或牙釉質等天然產品。“我們的技術就像3D打印，但速度要快10倍，而且成本效益更高。”論文合著者、團隊博士后弗洛里安·博維利說。
為了展示新技術的潛力，斯圖爾特團隊造出了一顆人造牙，有著天然牙齒的微觀結構，表面像真牙一樣硬，表層以下則比較軟。斯圖爾特說：“人造牙的硬度和韌性結構都非常符合天然牙齒。”
斯圖爾特指出，目前的研究還只是證明在實驗室里能造出牙齒的天然精細結構，人們能在一定程度上控制材料組成的微觀結構。如果用作假牙，這種材料的外觀還要大大改進。新工藝中的陶瓷片磁化和定向已經取得專利。
除此之外，新工藝還能用在其他方面，比如用小銅片代替電子設備中的氧化鋁小片。“小片的材質和方向可以按需要結合，迅速簡便地造出大量性質各異的材料。”斯圖爾特說。
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