记者7月1日从中国科大获悉 ，中国科学技术大学俞书宏院士团队通过节造喂养银星竹鼠的食品中的铁元素（Fe）含量 ，使竹鼠长出拥有分歧Fe含量的门齿 ，并系统钻研了牙釉质中Fe的梯度散布特点和结合大局对跨尺度力学机能的影响。钻研发现 ，竹鼠牙釉质优异机能源于铁化合物在羟基磷灰石纳米线周围晶间域中的荟萃 ，并形成的径向纳米尺度模量梯度 ，这一特点显著提升了纳米线抗弯能力和界面强度。有关成就在线颁发于《物质》。
为探索竹鼠门齿卓越的机械机能与Fe含量的关联 ，钻研人员设置了两组分歧铁含量的门齿进行比力。相迸宗传统使用螯合剂的步骤 ，钻研人员选取了喂养法来预防化学处置对釉质结构粉碎。最终 ，尝试组获得的着色层Fe含量是对照组的4.3倍。该步骤成功成立了比力色素沉积影响的梦想模型。
竹鼠的门牙在其日常觅食过程中频仍接触硬质食品和泥土 ，展示出优异的耐磨机能。通过力学测试分析比力了富含Fe的着色层与对照层在硬度、磨损响应及微尺度抗裂机能方面的差距性。了局批注 ，色素层的弹性模量、屈服强度和抗压强度均高于对照层 ，着色层中的主裂纹被有效抑造 ，并可观察到裂纹桥接景象 ，阐发出更强的耐磨性和抗危险机能。
为进一步探索Fe纳米梯度的作用机造 ，钻研发现 ，着色层门牙中的羟基磷灰石纳米线周围的非晶态晶间域的弹性模量高于晶态纳米线 ，且弹性模量与Fe含量呈正有关 ，这一结构可被视作“径向梯度柱”。相比均匀结构 ，径向梯度柱的弯曲刚杜仔用提升。有限元仿照发现 ，这种梯度加强结构能接受更高应力并有效分散能量。钻研还发现 ，Fe在门牙结构中的沉新散布强化了纳米线间的界面结合 ，Fe与羟基磷灰石之间存在显著电荷转移 ，有助于加强界面强度。
因而 ，Fe的引入在羟基磷灰石纳米线周围的晶间域结构单元中起到“双沉作用”：一是通过界面强化抑造裂纹扩大 ，二是通过模量梯度提升整体抗弯刚度。这两种纳米尺度的加强效应 ，通过牙釉质有序的微米尺度结构传递至宏观 ，这使得门牙在面对如砂砾等高强度摩擦环境时仍能维持无缺 ，有效�；ど畈阕橹� ，预防苦难性粉碎。
竹鼠可能精密地利用Fe的散布来改善其门牙的机械机能。Fe的引入还能加强门牙表表对酸性环境的抵抗力 ，从而进一步提高牙釉质的耐久性。这一发现对设计和开发仿生抗磨资料拥有沉要意思。此表 ，若是能通过食品供给战术将适当的离子荟萃引入到人牙釉质的纳米晶间结构单元中 ，也将有效改好人牙釉质的机能 ，为医治牙齿隐裂和蛀牙等牙齿健康的常见威胁提供可能。（记者 汪乔）
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