大熊猫是动物界中牙尖齿利的典型代表，其99%的食物是竹子，坚固强悍的牙齿是大熊猫啃食竹子的利器。不过，大熊猫的牙齿不会因此而磨损吗？

原来大熊猫牙釉质能够在发生变形与损伤后在微纳米尺度进行显著的自动回复。相关研究成果先后发表于2019年1月11日、2018年9月28日的《生物材料学报》和2018年6月5日的《先进材料》。

这一机制由中国科学院金属研究所材料疲劳与断裂实验室博士刘增乾研究团队发现。

据悉，大熊猫牙釉质高密度的富含有机质的微观界面和巧妙的组织结构设计，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。牙釉质的变形、损伤与自动回复微观上都是以界面为媒介实现的，水分子能够对自修复效应起到显著的促进作用，这主要归因于牙釉质界面中的天然有机质在水合条件下会发生溶胀、高分子链柔性提高、玻璃化转变温度降低等转变。

同时，该研究组还首次发现，材料在加载过程中发生的组织结构再取向不仅可以提高其变形能力，更能够为实现综合力学性能的改善提供有效的途径。通过调整自身的组织结构与所受外力之间的取向关系，材料在拉伸条件下的刚度和强度逐步提高，同时裂纹扩展路径逐渐偏离最大正应力方向，因而断裂韧性得以同步增强；而在压缩条件下，材料的力学稳定性与劈裂韧性也表现出同步增大的趋势。因此，材料可以利用有限的变形实现其刚度、强度、稳定性与断裂韧性的全面提升，而这些性能本身则往往体现出相互制约的关系。

目前，该研究组正致力于利用上述原则设计研发新型的仿生材料，并且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取得了新进展，有望显著提升材料的性能和使用效果，更好地满足实际应用需求。

编辑：金婉霞
责任编辑：樊丽萍

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