海胆利齿从哪来

    海胆有5颗牙齿，每颗牙齿都有一个单独的下颚，并在其尖状球形身体的中心按圆形排列。它们的牙齿不是简单地抗磨损，而是以一种有助于保持锋利边缘的方式形成的。牙齿外层的物质表现出复杂的可塑性和损伤行为，这种行为控制着牙齿的“受控”切削，以保持牙齿的锋利。为了弥补外层物质的损失，海胆的牙齿会在一生中不断生长。

    此前研究就曾提出，海胆可能具有这种自锐牙齿机制。但目前还不清楚它们是如何选择性地切割牙齿的一部分以保持其锋利的。因为它们的牙齿中含有明显易碎的陶瓷成分。

    在新的研究中，美国西北大学的研究人员结合了复杂的机械测试和电子显微镜，捕捉显示海胆牙齿磨损情况的3D电影。研究表明，海胆牙齿由陶瓷复合材料以精确的方式排列而成。在齿的凸侧，方解石纤维提供完整的结构。这种纤维状复合材料转变成另一种由牙齿凸起一侧的斜方解石板构成的复合材料。当牙齿磨损时，方解石板就会脱落，以保持锋利。

    研究人员的主要兴趣在于了解自然与合成纳米材料在不同尺度上的行为。这些新发现将有助于指导微观结构设计和材料成分选择，为切削、磨削和镗孔应用工具的设计提供指导。

    （《中国科学报》9.19 唐一尘）