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研究珊瑚礁科學(xué)家打造出可適應(yīng)外力的新材料

2020-04-22 10:33:44來源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：珊瑚礁閱讀量：5950

　　【儀器網(wǎng) 材料化工】如果你平常有關(guān)注環(huán)境保護(hù)的話，那么對于珊瑚礁現(xiàn)在肯定不會感到陌生。近兩年來，關(guān)于珊瑚礁大量白化甚至是死亡的新聞總是層出不窮。這個生長在海洋中、擁有美麗外表的物種，正在因海洋酸化和變暖等的影響，而被迫接收著前所未有的生存考驗。

　　據(jù)了解，全世界珊瑚礁的總面積約為28.43萬平方公里，其中90%以上的都位于印度洋-太平洋地區(qū)。雖然珊瑚礁看起來有些“華而不實”，但實際上，它在地球的生態(tài)系統(tǒng)中扮演了一個非常重要的角色。這些從古生代初期就開始繁衍的珊瑚礁，不僅養(yǎng)活著四分之一的海洋物種，而且其中還蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)以及油氣資源。同時，在古生代研究和地殼運(yùn)動研究等方面，它也發(fā)揮出了巨大的作用。

　　然而，珊瑚礁帶給人類的啟發(fā)并不僅限于此。由于人們總能在對自然現(xiàn)象的觀察中發(fā)現(xiàn)一些新知識，因此對于珊瑚礁的研究也總會迸發(fā)出新的科學(xué)火花。近日，約翰斯·霍普金斯大學(xué)的科學(xué)家們就基于對珊瑚礁性能的研究上，開發(fā)出了一種新的材料。

　　通常情況下，人體骨骼等天然材料可以通過細(xì)胞信號從周圍的血液中添加礦物質(zhì)，進(jìn)而調(diào)節(jié)并改變自身結(jié)構(gòu)構(gòu)成。同人體的骨骼一樣，珊瑚礁也被證明具有令人驚訝的適應(yīng)能力，它能適應(yīng)不同程度的壓力，并在其受到較大外力作用時，可以利用附近的礦物質(zhì)加固自身的結(jié)構(gòu)。

　　針對這一發(fā)現(xiàn)，約翰斯·霍普金斯大學(xué)的科研團(tuán)隊在實驗室中成功地復(fù)制了這種適應(yīng)性礦化過程，展示了一種可以在施加更大的力時改變自身硬度的新型材料。目前，研究人員正準(zhǔn)備開發(fā)一種能以這一方式工作的材料。他們利用一種可以將機(jī)械力轉(zhuǎn)化為電荷的聚合物薄膜，將其放置在一種模仿血漿離子濃度的液體中，通過改變離子液體的成分來改變材料所承受的外力，由于電荷與它們所承受的壓力成正比，因此變化的電荷可作為信號，使礦物質(zhì)在表面形成。研究人員在材料表面的一端固定了一個可增加應(yīng)力水平的光束。實驗結(jié)果顯示，材料受力較大的部分表面聚集了更多的礦物質(zhì)，而且礦物的高度與施加應(yīng)力的平方根成正比。

　　另外研究人員還發(fā)現(xiàn)，他們可以通過控制體液中的離子成分來控制形成的礦物質(zhì)的類型，這可能會使其這一材料具有更大的通用性，例如作為支架用于加速治療骨疾病或者骨折、用于牙科治療護(hù)理所用樹脂以及其它可以對受損部位進(jìn)行修復(fù)的自我再生材料，它的成本更低、安全性也更高。

　　現(xiàn)在，人類活動、氣候變化對地球上其它生物的影響已非此前可比，哪怕是我們?nèi)粘Ｉ钪幸恍O其細(xì)小的動作，甚至是涂防曬霜，也會影響到珊瑚礁的正常生長。為了讓地球上其它種類的生物為我們做出更多的貢獻(xiàn)，改善氣候、保護(hù)珊瑚礁在內(nèi)的多種生物也就尤為重要。

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