用扫描电子显微镜拍摄的帽贝牙齿图像
图片来源:朴茨茅斯大学
一项新的研究得出结论，帽贝的牙齿可能是人类已知的最坚硬的天然材料。朴茨茅斯大学研究人员发现，微小的水生生物，蜗牛状的圆锥壳，被称为帽贝，拥有这些异常强壮的牙齿。
帽贝牙齿的生物结构，如果被模仿，将有助于在未来制造出一些最坚固的飞机、汽车和船只。在原子力显微镜(AFM)的帮助下，研究人员在原子尺度上研究帽贝牙齿的力学行为。
该研究由该大学工程学院的阿萨·巴伯教授领导。他发现这些牙齿中含有一种叫做针铁矿的硬矿物质，这种矿物质是帽贝生长过程中形成的。
对于具有优良力学性能的结构来说，自然是一个很好的灵感来源。我们在周围观察到的所有东西，比如树木、海洋生物的贝壳和这项研究中研究的帽贝牙齿，都已经进化到能够有效地发挥它们的作用。
到目前为止，我们一直认为蜘蛛丝是最强的生物材料，因为它的超强强度以及它在从防弹衣到计算机电子产品等各个领域的潜在应用。但现在我们发现帽贝的牙齿可能具有更高的强度。
教授Asa理发师
朴茨茅斯大学工程学院
牙齿的强度也被证明是恒定的，不论它们的大小。巴伯教授测试的材料比人类头发直径的100倍还要细。用来测试这种样品的方法是最近才被发现的。
巴伯教授说帽贝需要高强度的牙齿来磨砺岩石表面，并在涨潮时清除藻类。他接着说，研究小组发现针铁矿纤维是制造高强度复合结构的完美尺寸。
研究人员认为，帽贝牙齿的纤维结构可以被模仿，然后有可能用于高性能工程，如一级方程式赛车，船体和飞机结构。巴伯教授说"工程师们一直对使这些结构更坚固以提高性能或更轻以减少材料使用感兴趣。”
帽贝喂养
帽贝喂养-视频来源YouTube
上面的视频显示了帽贝在自己的领地觅食。这些区域通常很小，只有几厘米大小，它们会在那里进食，然后回到一个休息的地方度过一生。然而，有些帽贝确实可以旅行到更远的地方寻找食物来源。
大型结构往往比小型结构更容易有许多结构缺陷和断裂。Barber指出，问题是大多数结构必须是大尺寸的，这使得它们最终变得更弱。然而，帽贝的牙齿并不遵循这一规则，因为它们的强度保持不变，无论它们的大小。
这项研究是“生物灵感”的一个极好的例子，发现预先存在于自然界的完美设计，并发展模仿这些设计的结构的技术。
这项研究发表在《英国皇家学会杂志》上接口．
测试方法很重要，因为我们需要打破帽状牙。整个牙齿略小于一毫米长，但是弯曲的，所以强度取决于牙齿的形状和材料。我们只想了解材料的强度，所以我们不得不从弯曲的牙齿结构中切割出更小体积的材料。
当设计新的结构时，生物学是一个伟大的灵感来源，但考虑到如此多的生物结构，它可能需要时间来发现哪些可能有用。
教授Asa理发师
朴茨茅斯大学工程学院
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