比钢铁和陶瓷韧，比塑料硬，贝壳堪称自然界中将无机物的坚硬性与有机物的韧性“完美结合”的典范。科学家们一直想模仿贝壳的结构造出新材料。遗憾的是，二十多年来的尝试一直得不到大批量产品。

 

日前，这个难题终于被浙江大学的科研人员破解。他们得到的材料不仅坚硬、富有韧性，而且可连续化制备。用它织成的衣服可以防辐射和静电，由于新型纤维质量轻，还可做成更轻便的防弹衣。

 

这一研究成果近日发表在《自然》旗下的网络开放期刊《科学报告》上。

 

贝壳中有“灰”与“砖”

 

“贝壳材料的特性，主要归结于珍珠层特殊的‘砖灰结构’。”此项研究的带头人、浙江大学高分子系教授高超解释说，像砌墙时要用到砖和水泥灰一样，贝壳的珍珠层就像是一层砖垒一层水泥灰有序排列组合而成，这样的结构特别坚固。同时，珍珠层又由一层无机物碳酸钙夹一层有机物生物高分子组成，有机物的参与让贝壳珍珠层有了韧性。

 

据高超介绍，以前做的仿贝壳材料，大多数功能很单一，要么够硬但韧性不好，要么韧性好却强度不高。“最关键的是，即使研制出既硬又韧的复合材料，也可能发生有机—无机材料之间的排斥分离现象，导致材料不稳定。”

 

此次研究人员研制的仿贝壳结构复合材料却不会出现这些问题。与自然界的贝壳相比，这种材料甚至还具有更好的柔韧性和超强的抗腐蚀能力，能在酸、碱、盐等条件下维持原有的优异性能。

 

液晶石墨烯打破仿生局限

 

在高超看来，前人之所以无法连续化制备出仿贝壳材料，原因在于他们大多将视角局限于对微结构和力学性能的模仿。“前人一般用氧化铝、黏土纳米片等无机物作为‘砖块’。由于这些物质一般较厚，溶解性不好，只能采用过滤或层叠层组装等办法，做出厘米级的薄膜样品。”

 

此次能突破这一局限，“杀手锏”在于对石墨烯的全新应用。

 

 

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