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由人骨和色彩缤纷的珊瑚启发的新材料可以“塑造”到外力

时间：2022-04-11 08:25:03 来源：

对于JHU团队的实验，增加了施加在材料上的力量（箭头指向的箭头）导致更多的电荷，因此更加矿化。

灵感来自人类骨骼和五颜六色的珊瑚礁如何调整矿物沉积，以应对周围环境，约翰霍普金斯研究人员创造了一种自适应材料，可以响应施加的力量改变其僵硬。这一进步可以有一天可以打开门的门，以便自我加强以准备增加的力量或停止进一步损坏。

调查结果报告于2020年4月17日，在先进的材料中发布。

“想象一条骨植入物或可以自我加强的桥梁，在没有检查和维护的情况下应用高力的地方。它将允许更安全的植入物和具有最小并发症，成本和停机的桥梁，“霍普金斯极端材料研究所和大约约翰霍普金斯大学和研究的高级作者”的纳博利科学研究所的助理教授。

虽然其他研究人员在之前尝试创建类似的合成材料，但这样做一直在具有挑战性，因为这种材料难以创造，或者在创建时需要主动维护，并且有限地受到它们可以承受的要大量的压力。具有适应性的材料，如木材和骨骼，可以提供更安全的结构，节省资金和资源，并减少有害环境影响。

通过在周围环境中使用资源可以自我调节天然材料;例如，骨骼使用细胞信号来控制从它们周围的血液中取出的添加或去除。受这些天然材料的启发，康及同仁寻求创造一种材料系统，可以为应用压力添加矿物质。

该团队通过使用可以将机械力转换成电荷作为支架或支撑结构的材料开始，这可能会产生与放置在其上的外力成比例的电荷。该团队的希望是，这些收费可以作为材料从环境中矿物离子开始矿化的信号。

放置在梁一端的压力导致更多的矿化。由于压力逐渐减小到光束上，所以矿化量也是如此。

Kang及其同事在模拟体液模拟人血浆的模拟体液中浸入这些材料的聚合物膜。在模拟体液中孵育的材料后，在表面上开始形成矿物质。该团队还发现，它们可以控制通过控制流体的离子组成而形成的矿物类型。

然后，该团队在一端设置一个锚定锚定，逐渐将压力从材料的一端逐渐增加到另一端，发现具有更多压力的区域具有更多的矿物堆积;矿物高度与施加的应力的平方根成比例。

研究人员说，他们的方法简单，低成本，不需要额外的能量。

“我们的研究结果可以为新阶级的自我再生材料铺平，可以自我加强受损区域，”康说。康希望这些材料可以用作支架，以加速骨骼相关疾病或骨折治疗牙科治疗或其他类似应用的抗骨骼。

此外，这些调查结果还有助于科学家对动态材料的理解以及矿化程度如何运作，这可以在骨再生所需的理想环境中阐明。

参考：Santiago Orrego，Zhezhi Chen，Urszula Krekora，Decheng Hou，Seung-Yeol Jeon，Matthew Pittman，Carolina Montoya，Yun Chen And Sunng Hoon Kan，4月20日，Evented Material.doi：
10.1002 / ADMA.201906970.


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