约翰·霍普金斯大学查纳帕·坦蒂班查伊 在JHU团队的实验中，施加在材料上的力的增加(箭头指向下方)会导致更多的电荷，从而导致更多的矿化
学分:帕姆李/约翰霍普金斯大学 约翰·霍普金斯大学的研究人员受人类骨骼和彩色珊瑚礁如何根据周围环境调整矿藏的启发，创造了一种自适应材料，这种材料可以在受到外力时改变硬度
这种进步有朝一日会为材料打开大门，这些材料可以自我强化，为更大的力量或阻止进一步的破坏做准备
这项发现的报告今天发表在《高级材料》杂志上
“想象一下，一个骨植入体或一座桥，在没有检查和维护的情况下，可以在施加高作用力的情况下自我加固
约翰·霍普金斯大学机械工程系、霍普金斯极端材料研究所和纳米生物技术研究所的助理教授·康是这项研究的资深作者
虽然其他研究人员以前曾试图制造类似的合成材料，但这样做一直很有挑战性，因为这种材料制造起来既困难又昂贵，或者在制造时需要积极维护，并且承受的压力有限
具有适应性的材料，如木材和骨头，可以提供更安全的结构，节省资金和资源，并减少有害的环境影响
天然物质可以利用周围环境中的资源进行自我调节；例如，骨骼使用细胞信号来控制从其周围血液中提取的矿物质的添加或移除
受这些天然材料的启发，康和他的同事们试图创造一种材料系统，这种材料系统可以在受到压力时添加矿物质
该团队首先使用能够将机械力转化为电荷的材料作为支架或支撑结构，这些材料能够产生与施加在其上的外力成比例的电荷
该团队希望这些电荷可以作为物质从环境中的矿物离子开始矿化的信号
在JHU团队的实验中，施加在材料上的力的增加(箭头指向下方)会导致更多的电荷，从而导致更多的矿化
学分:帕姆·李/约翰·霍普金斯大学更多的压力施加在横梁的一端导致更多的矿化
随着横梁上的应力逐渐减小，矿化量也逐渐减小
信用:康 康及其同事将这些材料的聚合物膜浸入模拟人体血浆离子浓度的模拟体液中
材料在模拟体液中孵化后，表面开始形成矿物质
研究小组还发现，他们可以通过控制流体的离子成分来控制矿物质的种类
研究小组随后在一端建立了一个锚定梁，从材料的一端到另一端逐渐增加应力，并发现应力较大的区域有更多的矿物质堆积；矿物高度与所施加应力的平方根成正比
研究人员说，他们的方法简单、低成本，并且不需要额外的能量
“我们的发现可以为一种新的自我再生材料铺平道路，这种材料可以自我加固受损区域，”康说
康希望这些材料有朝一日能被用作加速治疗骨相关疾病或骨折的支架，用于牙科治疗或其他类似应用的智能树脂
此外，这些发现有助于科学家理解动态材料和矿化是如何工作的，这可以阐明骨再生所需的理想环境
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