牙釉质是人体中最硬和最强的组织,且具有优异的粘弹性和韧性来抵抗咀嚼过程中的震动及冲击力,实现了高硬、高弹、高强、高韧等多种相悖的力学性能的结合。由于缺乏一维纳米线的宏观尺寸可控组装的方法,以及无机非晶纳米材料在制备及形貌调控方面的技术瓶颈,多尺度模仿牙釉质的多级结构以期在人造工程材料中实现甚至超过牙釉质的优异力学性能是一个巨大的挑战。赵赫威教授设计了基于“纳米结构单元的宏量合成及可控组装”的多尺度类牙釉质复合材料合成路线,实现了迄今与牙釉质结构和性能最为相近的类牙釉质复合材料的可控制备。该材料多级次类牙釉质结构导致的强支撑、界面增强、结构限域和应力耗散等力学行为,是实现材料具有优异力学性能的重要因素。该工作的研究为下一代生物力学性能匹配的牙修复材料以及综合力学性能更为优异的工程材料的设计合成提供了理论借鉴和设计基础。
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Hewei Zhao#, Shaojia Liu#, Yan Wei#, Yonghai Yue#, Mingrui Gao, Yangbei Li, Xiaolong Zeng, Xuliang Deng*, Nicholas A. Kotov*, Lin Guo*, Lei Jiang. Multiscale engineered artificial tooth enamel. Science 2022, 375, 551.
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj3343