中国科大揭示竹鼠门牙为何耐磨 对仿生抗磨材料研发具有重要意义
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2025-07-05 05:41:25
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本网讯（记者 陈婉婉）记者7月3日从中国科学技术大学获悉，该校俞书宏院士团队通过控制喂养银星竹鼠食物中的铁元素含量，使竹鼠长出具有不同铁元素含量的门齿并加以研究，揭示了竹鼠牙釉质优异性能的原因及机理。相关成果在线发表于《物质》。
竹鼠的门牙在其日常觅食过程中频繁接触硬质食物和土壤，展现出优异的耐磨性能。为探究竹鼠门齿卓越的机械性能与铁元素含量的关联，研究人员设置了两组不同铁元素含量的门齿进行比较。相比于传统方法，研究人员采用了喂养法来避免化学处理对釉质结构破坏。该方法成功建立了比较色素沉积影响的理想模型。
研究人员通过力学测试分析发现，铁元素含量高的一组竹鼠门牙中，其色素层的弹性模量、屈服强度和抗压强度均高于铁元素含量低的竹鼠门牙对照层，表现出更强的耐磨性和抗损伤性能。
研究还进一步发现，竹鼠牙釉质优异性能源于铁化合物在羟基磷灰石纳米线周围晶间域中的聚集，并形成的径向纳米尺度模量梯度，这一特征显著提升了纳米线抗弯能力和界面强度。这使得竹鼠门牙在面对如砂砾等高强度摩擦环境时仍能保持完好，有效保护深层组织，避免灾难性破坏。
这一发现对设计和开发仿生抗磨材料具有重要意义。相关科研人员表示，如果能通过食物供给策略将适当的离子聚集引入到人牙釉质的纳米晶间结构单元中，也将有效改善人类的牙釉质性能，为治疗牙齿隐裂和龋齿等常见牙齿健康问题提供可能。
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