新華社合肥10月15日電（記者 徐海濤）亞馬遜河中的食人魚牙齒鋒利、性情兇猛，卻奈何不了體型巨大的巨骨舌魚，因為后者有一身“龍鱗甲”。近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏教授團隊深入研究了這種“超強魚鱗”，首次提出并運用“納米螺旋刷涂法”仿生研制出一種“輕且堅韌”的防護材料。國際學(xué)術(shù)期刊《國家科學(xué)評論》日前發(fā)表了該成果。

當前社會對高性能防護材料的需求不斷提高，但現(xiàn)有材料各有局限性，金屬“太重”、陶瓷“太脆”、纖維復(fù)合材料“太軟”。

前不久，美國加州大學(xué)伯克利分校羅伯特·里奇研究組揭示了巨骨舌魚能抵御食人魚可怕攻擊的關(guān)鍵機制：魚鱗特殊的螺旋膠合板微納結(jié)構(gòu)，能吸收外界能量并抵抗裂紋的擴張。

“超強魚鱗”是一種理想的防護材料，但由于缺乏靈活高效組裝微納單元的技術(shù)，人工仿制挑戰(zhàn)重重。

近期，俞書宏教授仿生研究團隊在深入研究“超強魚鱗”基礎(chǔ)上，提出一種創(chuàng)新方法：以羥基磷灰石微納米纖維為基元，結(jié)合高分子海藻酸鈉，定向刷涂與螺旋層積相結(jié)合，高效組裝仿生復(fù)合材料。

“羥基磷灰石是動物骨骼的主要成分，我們借助毛刷和納米纖維的微作用力，像刷墻一樣‘定向刷涂、有序排列’，再一層一層按照交錯角‘螺旋堆積’起來。”研究團隊成員、博士后高懷嶺說。

力學(xué)實驗表明，這種新材料性能優(yōu)異：輕如塑料，卻比人體中最堅硬的牙釉質(zhì)還硬。常規(guī)材料受力形成的裂紋較直，這種材料的裂紋會偏轉(zhuǎn)、分支，更“吸能”從而更堅韌。研究團隊通過計算機建模，進一步探明了其性能的科學(xué)機理。

據(jù)了解，這種新材料可制作防護衣、頭盔，也可以作為人工骨骼替代病變的骨組織。

該研究受到國際學(xué)界關(guān)注。著名化學(xué)家、德國康斯坦茨大學(xué)教授赫爾默特·科芬認為，這項工作“高度鼓舞人心”，縮小了微納設(shè)計與工程制造之間的差距，開啟了研制增強型仿生材料的新思路。