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牙釉质是人体最坚硬的组织，具有极佳的抗变形和抗振动损伤能力，然而牙釉质结构复杂、无法再生，如何修复一直是仿生领域的难题。近期，我国科学家在类牙釉质复合材料的制备及性能研究方面取得了新突破，研究成果发表在《Science》期刊，标题为“Multiscale engineered artificial tooth enamel”。

牙釉质主要由规则平行排列的羟基磷灰石纳米线、少量生物蛋白质及非晶间质层(amorphous intergranular phase，AIP)组装而成，这种多级微纳结构是其具有优异力学性能的关键。这项研究中，科研人员设计了AIP涂层的羟基磷灰石纳米线，在聚乙烯醇存在下通过双向冷冻排列获得了从原子尺度到宏观尺度都具有类牙釉质结构的人工牙釉质复合材料。在一系列实验测试中，制得的牙釉质复合材料展现出高刚度（105 GPa）、高硬度（5.9 GPa）、高粘弹性（5.5 GPa）、高强度（143 MPa）、高韧性（7.4 MPa m1/2）等特性，优于之前报道的类牙釉质复合材料及牙釉质、骨骼、贝壳珍珠母等生物材料。

这项研究设计了基于“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，实现了与牙釉质结构相近的类牙釉质复合材料的可控制备，该复合材料有望成为新一代牙齿修复材料。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj3343