美麻理学院 由蜗牛壳带来灵感 研制新型头盔和防弹衣

本杰明.布鲁伊特是美国麻省理工学院工程专业的研究生，同时也是新一代护甲装备研究小组的成员之一。该研究小组得到了美国军方的资助，正致力于研发能在战场上保护士兵生命安全的新型护甲材料。目前，该研究小组已经将工作的重点放在了一种软体动物　大马蹄螺(Trochus niloticus)与其外壳的内层物质上。大马蹄螺坚硬的外壳保护着它柔软的身体，使其免受其他动物的伤害。其蜗牛壳的内层是由珠母层构成的。 珠母层有95%的成分是较易碎的陶瓷碳酸钙，另外5%的成分是一种柔软的，柔韧性很好的生物高聚物。布鲁伊特称这种生物高聚物为“有机胶水”。珠母层的这种特殊结构自被发现以来就已经非常著名了。但是，科学家们仍试图了解，是什么使得它如此坚固。布鲁伊特解释说，要打碎一片珠母贝所需要的力量是这种结构应该能承受的力量大小的两倍。“因此，应该有某些额外的，更加微观的机制在起作用。让珠母层在抗破裂方面具有更为出色的效果。” 为了查明是什么使得珠母层如此坚固，布鲁伊特和他的同事们目前正在研究，在纳米级的范围内，这一材料是如何组织构成的。他说，问题的关键在于，在纳米级的程度下，生物高聚物和碳酸钙晶粒间的复杂的相互作用以及这些成分固有的性质如何。研究人员发现，每个单独的“陶瓷盘”都被生物高聚物分隔开，而每个“陶瓷盘”的表面都覆盖着一层纳米级大小的凸起。生物高聚物分子就附着在这些凸起中间。 布鲁伊特说，该研究小组目前的研究重点是“陶瓷盘”与生物高聚物“胶水”之间的力的关系。研究人员们希望，在未来几年能成功复制出珠母层的纳米结构，以用来制造更加安全可靠，同时也更加轻便的军用头盔、防弹衣以及汽车车身等。目前，头盔和防弹衣等护甲装备虽然在性能方面非常不错，但是其沉重的分量算得上是“美中不足”。而布鲁伊特和其同事们的这项研究则有望解决这一问题。