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近日 ， 在最新一期的《科学》杂志上 ， 有一篇文章格外引人注目 ， 甚至登上了该期的封面 。 它由美国弗吉尼亚理工大学机械工程系的助理教授李灵及其团队发表 ， 描述了一种名为馒头海星的骨骼 。
该骨骼由多孔碳酸钙材料组成 ， 其化学成分与我国所使用的粉笔类似 。 但它却并非像粉笔一样易碎 ， 可想而知其一定拥有不凡的结构 。 就如同石墨与钻石的区别 ， 虽然都由碳组成 ， 却因结构不同 ， 而有着巨大的硬度差异 。
研究显示 ， 海星骨骼是一种纯天然的、具有良好性能的多孔轻质陶瓷材料 ， 也是汽车和航空航天等制造行业所追求的理想材料 。 但很可惜 ， 人类暂时还无法复制这种材料 。 由此可见 ， 自然界才是最精巧的设计师 。 那么这种海星的骨骼性能究竟优异在哪？
这是一种被称为馒头海星的海洋生物 ， 别名原瘤海星 ， 多分布在太平洋、印度洋和红海的温暖海域中 。 它们大多为红色、橙色或棕色 ， 偶见白色、粉色、蓝色或绿色的个体 。 然而 ， 别看它们虽然颜色鲜艳 ， 体表又布满看似危险的疣突和棘刺 ， 但实际上却是无毒的 。
上图：馒头海星（左）和它的骨骼（右）
【华人学者发现海星骨骼是航空航天等制造业所需的优秀材料？可惜人类无法复制！】由于它们的腕足看起来很坚硬 ， 同时又可以大幅度弯曲 ， 便引起了研究人员的注意 。 随后 ， 在扫描电子显微镜的观察下 ， 研究人员发现馒头海星的表面上生长着鳞次栉比的小方解石晶体 ， 也就是它们组成了海星的骨骼 。 这就是这些骨头的真相！
研究人员表示 ， 这些细密紧致的微晶格 ， 构成了一块块直径只有几毫米的“小骨头” 。 而这些不计其数的小骨头又与软组织相连 ， 最终组成了馒头海星的整体骨骼 。
这使得海星的骨骼就像用一整块方解石单晶雕刻出来的周期性晶格 ， 拥有近乎完美的双尺度微晶格结构 。 进而让馒头海星在能够灵活运动的同时 ， 又能拥有一定的硬度 ， 做到既灵活又坚固 。 更神奇的是 ， 在微晶格断裂时 ， 还能阻止裂纹进一步扩展 。 这是因为这种微晶格结构中含有很多晶格缺陷 ， 从而抑制了裂纹沿着某一个方向扩展 。
尤其是它的吸能效果 ， 如果用在汽车上 ， 就可在激烈的碰撞中吸收掉很大一部分动能 ， 来保护车里的乘客 。 经测算 ， 海星骨骼的吸能指标 ， 比现在常用的泡沫陶瓷高出许多 。 因此考虑到其优异的性能 ， 在弗吉尼亚理工大学的生物和仿生材料实验室 ， 李灵和他的团队正在试图复制这种结构 。
然而他们只是用3D打印技术 ， 制作了一个立方体模型 ， 能让人们从视觉上了解这种材料的内部结构 ， 其成分依旧只是塑料而不是碳酸钙 。 很遗憾 ， 以人类现有的技术 ， 还远远不足以复制这种材料 。 说到这难免会有人鄙夷 ， 这不就是用显微镜看了一下海星的骨骼吗？
实际上我们都低估了这“只是看了一眼”的意义 。 动物身上的科学 ， 为人类社会做出的贡献不可估量 。 利用仿生学原理 ， 衍生出的科学成果更是不计其数 。
例如当科学家发现蜘蛛丝的强度相当于同等体积的钢丝的5倍之后 ， 便有人试制出了一种犹如蜘蛛丝一样的高强度纤维 。 用这种纤维做成的复合材料可以用来做防弹衣、防弹车、坦克装甲车等结构材料 。
此外 ， 长颈鹿的皮肤还与飞行员身上穿的抗荷服的发明脱不了干系 。 由于长颈鹿是陆上最高的动物 ， 其大脑和心脏的距离长达3米左右 ， 完全是靠高达160~260毫米汞柱的血压把血液送到大脑的 。 因此正常来说 ， 当长颈鹿低头饮水时 ， 其大脑的位置低于心脏 ， 会使得大量的血液会涌入大脑 ， 进而导致长颈鹿发生脑溢血而死 。
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