KAIST·Johns Hopkins大学·乔治亚理工学院联合研究
有望应用于人工骨、植入物、飞机、船舶、汽车及各类结构物
韩美联合研究团队利用人体仿生技术，成功开发出一种使用得越多越坚固的新型材料。
公寓建筑、车辆等所用材料在承受反复载荷时，会随着时间推移性能下降，导致故障和破坏；而人体骨骼在承受载荷时，会利用血液中合成的矿物质提高骨密度，本次研究正是利用了这一原理。
韩国科学技术院（KAIST）新材料工程系教授 Kang Seonghun 研究团队与美国约翰斯·霍普金斯大学、佐治亚理工学院联合开展研究，通过合作开发出一种反复使用越多就越坚固的新型材料，并于20日对外公布。
Kang 教授团队为替代细胞的作用，制备出一种受力越大就能产生越多电荷的多孔压电（将机械力转换为电能的作用）基底材料，并在其中加入与血液中类似的矿物成分电解质，合成了这种复合材料。
随后，研究团队对该材料施加周期性外力并测量其物性变化，结果显示，材料的刚性和能量耗散能力会与应力的频率和大小成正比地提升。
通过利用微型CT对内部结构进行拍摄，研究团队发现：矿物质会在反复应力作用下形成于多孔材料内部；在承受巨大外力时，这些矿物质会发生破坏并耗散能量；再次施加反复应力时，矿物质又会重新形成。
与传统材料在反复使用过程中刚性和抗冲击能力逐渐下降不同，这种新材料在使用过程中刚性和抗冲击能力会同步提升。并且，其性能会随外加应力大小和频率成比例提高，从而能够自我调节，获得适应不同结构用途所需的机械性能分布，同时还具备自我修复能力。
Kang 教授表示：“与传统材料相比，这种新材料在反复使用时具有更好的刚性和减震特性，预计不仅可应用于人工关节，还可将其原理扩展至飞机、船舶、汽车以及各类结构物等多个领域。”
由 Kang 教授担任通讯作者的本项研究成果已发表于国际学术期刊《Science Advances》2024年2月第11卷第6期。
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