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奇怪的科学家和智能材料研究
2010-05-10 | 供稿:网络转载 】【打印】【关闭

在日本东北大学金属材料科学研究所,有一位叫小松启的教授,他是一位金属材料专家,但现在不是在研究金属材料,而是在研究人身上的胆结石、肾结石、牙齿、骨骼、指甲、毛发和细胞膜一类的东西。他说:“目前的日本人当中,1/10的人长有胆结石,胆结石正是我现在研究的课题。我想搞清胆结石这种晶体是如何形成和如何长大的。”他为什么要研究胆结石呢?他又不是医生!的确奇怪,是他想改行吗?不是!可是他还在研究人的牙齿,并提出一些怪问题:人的牙齿为什么不是直接长在腭骨上,而是由结实的纤维吊在齿槽当中呢?是他想当牙科医生吗?也不是!要摸清这位科学家的思想并不难,原来他是想通过对人体中胆结石、牙齿、指甲和皮肤等能自己生长的材料的研究,寻找一种所谓的智能材料。

小松启想,人的皮肤划破之后,能自己长好;人的骨头折断之后,只要骨折的缝隙对接好,有那么100来天,骨头就会自己长在一起。如果一架飞机、一座桥梁也能像人的皮肤和骨骼一样,身上出现裂纹后能自己修复,自己再“长”在一起,该有多好!那样就可以防止飞机失事,防止桥梁坍塌了!这种想法似乎有点异想天开,“死东西怎么能自己长在一起呢?”这个问题问得不错。小松启正是希望通过对胆结石的研究找到桥梁出现裂纹时能自己修补的线索。

日本三重大学的一个科研小组则在研究贝壳的生长机制。他们想弄清楚,贝壳为什么一旦受损,损伤处能钙化,并且巧妙地进行自我修复?而且当把贝壳外膜的上皮组织移植到体内时,就形成珍珠。一旦上皮细胞同珍珠袋同时发生变化,蛋白质和晶体就整齐地互相排列在一起,而且即使没有来自脑的指令,这一排列也能完成。如能搞清这些原因,就有可能找到“无生命”的材料自我修复的线索。

从事这一类智能材料研究的科学家还有不少。

日本日立造船技术研究所的一个科研小组则在研究鲸和海豚的尾鳍和飞鸟的翅膀,希望有朝一日能发明像尾鳍和鸟翼那样柔软、既能折叠又很结实的材料,人们就可以方便地利用自然界的波浪能和风能。这首先要弄清鲸和海豚为什么通过上下摆动水平尾鳍就能在没有波浪的水中高速游动,为什么在水上能产生如此强大的推力。如果是尾鳍的上下摆动产生的推力,那么只要使尾鳍周围的水上下运动也应能得到推力。因此这些科学家认为,如果在船舶上安一个上下摆动的水中振动翼,便能产生推力。但水中的振动翼用一般的钢铁材料既笨重又给操纵带来麻烦,这就需要研究出像鸟翼和鲸尾鳍那样轻而柔软、既能折叠而又结实的智能材料来做振动翼。

日本住友化学工业功能开发研究所的一个科研小组,则对竹子和竹节的功能很感兴趣。他们发现,竹子的内侧和外侧的纤维排列不一样,正是这种组织结构使竹子能抗风雪而不怕弯曲,而竹节则起防止裂痕扩大的作用。因此他们试图将竹子和竹节的抗弯抗裂机制用于飞机、火箭和其他结构的设计中。

日本东京工业大学的一个科研小组正在致力于海参的研究,他们发现,人在捕捉海参时,海参身体就变硬,但并不逃跑;而海参在受到鱼类攻击时,如果不能逃跑,会自己“切掉”身体的一部分再逃之天天。海参越遭攻击,皮就变得越硬。科学家由此受到启发,认为如果能利用海参外皮组织的相反特性,即在受到强烈碰撞时,能变成软的外皮,受碰的物件就可以免受破损。

这些看起来“不务正业”的科学家,其实是在从事极有发展前途的仿生智能材料的研究,经过他们的不断努力,可以预料,终有一天会出现各种实用的智能材料。

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