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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(lái)源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：珊瑚礁閱讀量：6004

　　【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(duì)于珊瑚礁現(xiàn)在肯定不會(huì)感到陌生。近兩年來(lái)，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(gè)生長(zhǎng)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(yàn)。

　　據(jù)了解，全世界珊瑚礁的總面積約為28.43萬(wàn)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(lái)有些“華而不實(shí)”，但實(shí)際上，它在地球的生態(tài)系統(tǒng)中扮演了一個(gè)非常重要的角色。這些從古生代初期就開(kāi)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(shí)，在古生代研究和地殼運(yùn)動(dòng)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(duì)自然現(xiàn)象的觀察中發(fā)現(xiàn)一些新知識(shí)，因此對(duì)于珊瑚礁的研究也總會(huì)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(duì)珊瑚礁性能的研究上，開(kāi)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(guò)細(xì)胞信號(hào)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(shí)，可以利用附近的礦物質(zhì)加固自身的結(jié)構(gòu)。

　　針對(duì)這一發(fā)現(xiàn)，約翰斯·霍普金斯大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室中成功地復(fù)制了這種適應(yīng)性礦化過(guò)程，展示了一種可以在施加更大的力時(shí)改變自身硬度的新型材料。目前，研究人員正準(zhǔn)備開(kāi)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(guò)改變離子液體的成分來(lái)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(hào)，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(gè)可增加應(yīng)力水平的光束。實(shí)驗(yàn)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(guò)控制體液中的離子成分來(lái)控制形成的礦物質(zhì)的類型，這可能會(huì)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(shù)脂以及其它可以對(duì)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(dòng)、氣候變化對(duì)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(dòng)作，甚至是涂防曬霜，也會(huì)影響到珊瑚礁的正常生長(zhǎng)。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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