模仿珍珠母強度和韌性的新材料

朱崇愷

鸚鵡螺殼內的虹彩珍珠質

夏季，許多人喜歡沿著海灘散步尋找貝殼。其中最有價值的是那些內部包含虹彩珍珠母（也稱為珍珠質）的珍珠。但是，許多人都不知道，閃閃發光的珍珠質是自然界中集堅固及彈性于一身的材料之一。

一些軟體動物（例如鮑魚和珍珠貝）的外殼內襯著珍珠母。這種材料由被稱為文石的微觀礦物“磚層”交替地堆疊在軟性有機化合物層上組成。科學家們試圖復制這種結構以制造用于工程或醫學應用的材料，但是到目前為止，人造珍珠質還不如天然珍珠質堅固。費爾南德斯（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磚，而天然材料的波浪磚則以錯綜復雜的人字形圖案互鎖。他們想看看復制這種結構是否會創造出更強、更堅韌的珍珠母模仿材料。

團隊在殼聚糖膜上將礦物文石片制成了所需的波浪磚形狀，然后用絲素蛋白填充波浪形表面之間的空間，最后再將150個這樣的互鎖層堆疊到一起，就形成了厚度約一美分硬幣（1.55毫米）的復合材料。該材料的強度幾乎是以前的珍珠母模擬物的兩倍，而韌性則是以前的四倍，接近于天然珍珠母的強度和韌性。研究還發現，人造珍珠質同樣具有生物相容性，這表明該材料可以適用于醫療用途。