由爱达荷国家实验室的米歇尔·戈夫拍摄
几种动物牙釉质咬合力的成像
鸣谢:爱达荷国家实验室 虽然听起来不太可能，但一颗简单的牙齿可能会在世界清洁能源的未来中扮演重要角色
因为牙釉质具有独特的性质，使其既坚硬又有弹性，所以它除了咬和咀嚼之外还有一系列有价值的应用
没有一种合成材料具有同等程度的这些重要的内在品质
创造出具备这些品质的材料，可能会对清洁能源和国家安全产生重大影响
“许多生物组织都有有趣而独特的特性，但我们特别探索珐琅质，因为它具有强度和韧性的独特组合，”爱达荷国家实验室实习生兼能源部科学办公室研究生研究员Carli Marsico说
科学办公室授予这一声望很高的奖学金，以便Marsico能够支持INL对国家安全和清洁能源这两个实验室的关键任务领域的研究
Marsico对探索整体陶瓷增韧方法的兴趣源于它们作为士兵防弹衣的应用
在INL实习之前，她一直对生物组织的独特性质感到好奇，并试图了解它们在国防领域的用途
然而，这远不是这项研究的唯一改变游戏规则的结果
INL研究小组还对更坚硬的陶瓷如何降低清洁能源行业的成本感兴趣
因为这些陶瓷是高温环境的理想选择，所以它们通常用于环境屏障涂层以及其他涡轮机部件
目前，由于陶瓷的脆性结构，这些涡轮零件必须用增强材料进行“过度设计”
想象各种瓷釉如何偏转和解决潜在开裂的阶段
鸣谢:爱达荷国家实验室 坚韧和强壮:牙齿的品质 在材料科学领域，强度描述了材料的刚性和抵抗变形的能力
韧性是指其承受灾难性故障的能力，如在压力下开裂或断裂
“与牙釉质最相似的合成材料是单片陶瓷，指的是仅由一种材料制成的任何陶瓷，”马尔西科说
“它们在高温应用中使用可靠，这使得它们在汽车、电气和电子、电力和国防工业中很有价值
" 整体陶瓷很坚固，很容易抵抗变形，但是它们也很脆，而不是很坚韧
如果掉落，它们很容易破碎
牙齿内部:利用最先进的成像技术 为了模仿牙齿珐琅质的强度和韧性，并最终将其应用于整体陶瓷，研究人员必须了解珐琅质如何拥有这些特性
这种理解需要适当的成像能力
自从她开始与INL的建模和模拟研究员唐娜·吉伦合作以来，这一直是玛西科研究的基石
鸣谢:爱达荷国家实验室 鳄鱼珐琅正在准备成像
鸣谢:爱达荷国家实验室 “牙齿珐琅质的结构并不适合我们现有的三维成像方法，”马尔西科说
“我们的研究提议建立了一种方法来解决这个问题——从本质上讲，我们正在拍摄牙釉质的二维图像，并将它们转换成三维图像
" 为了满怀信心地推进这一提议的方法，马西科和INL团队需要验证它——在这种情况下，通过同步加速器实验
同步加速器是一种大型机器，可以将电子加速到接近光速，使它们通过磁场发生偏转，产生极其明亮的光
明亮的光线穿透牙釉质样本，完全穿过样本，类似于X射线成像，生成牙釉质内部的图像
2021年，研究小组在动物牙齿实验中使用了相同的同步加速器过程
通过观察动物牙齿，马西科和吉伦了解了他们最感兴趣的一些珐琅质特征的独特作用和排列方式
然后，他们将形成更好的计算模型来重建这些特征，并将它们应用于合成材料
“不同动物的牙釉质针对特定的功能进行了优化，”马尔西科说
“例如，食草动物的珐琅质是为缓慢研磨而设计的，而食肉动物的珐琅质可能更有利于撕咬，也可能更抗冲击
" 我们将何去何从？清洁能源和国防应用 “一旦我们明白是什么让牙釉质如此坚硬，我们就有希望在制造单片陶瓷时模仿这些特性
这将使涡轮机零件和防弹衣等产品的重量更轻、制造成本更低，从而加强我们国家的安全和清洁能源的未来。”
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
