这种“流浪肉饼”的牙齿是由稀有矿物制成的

如果你在北太平洋的海岸线上搜寻，你可能会幸运地发现一种“流浪肉饼”，这是一种圆形的红褐色软体动物，也被称为胶靴石鳖，或者更科学的说法是Cryptochiton stelleri 。它沿着海岸跋涉，用它那小而坚韧的牙齿从岩石上刮下藻类。

在分析这种奇异动物坚硬的牙齿时，科学家发现，它的牙齿尖（连接牙齿和下方软膜的长而空心的结构）实际上含有微小的圣巴巴石颗粒，圣巴巴石是一种稀有的铁基矿物，迄今为止只在实际岩石中发现过。圣巴巴石是这些软体动物咬合力的来源——它使它们的牙根轻盈但非常坚固，是自然界中迄今为止发现的最坚硬的材料之一。研究圣巴巴石如何融入石鳖牙齿不仅可以帮助科学家了解它们的进食方式，而且这一发现还有助于推进 3D 打印技术。该研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上。

在分析这种动物的牙齿时，研究人员使用了各种先进的成像技术，如显微镜和光谱学。虽然他们知道这些软体动物的牙齿非常坚固，但在触角内发现圣巴巴拉石还是相当出乎意料的。“[这种矿物]以前从未在生物背景下见过，”西北大学材料科学家、论文的资深作者德克·乔斯特在一份声明中说。“它含水量高，因此密度低却很坚固。我们认为这可能会在不增加太多重量的情况下使牙齿变硬。”

研究小组还观察到，矿物在构成触针的组织内的分布影响了中空结构不同部分的硬度。然后他们想知道是否可以使用同样的原理来制造更坚固的 3D 打印墨水。研究人员使用一种类似于几丁质的化合物以及铁和磷酸盐制作了一种合成的圣巴巴拉石替代品。

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这种墨水混合后立即打印效果很好，干燥后会变硬。根据混合物中添加的铁和磷酸盐的量，打印出来的材料可能是柔软的橡胶状，也可能是坚韧的刚性。

“应该可以按照打印前可以立即改变的比例混合墨水，”Joester 告诉《纽约时报》 。“这样你就可以改变成分、纳米颗粒的数量，从而即时改变材料的强度。这意味着你可以打印强度在相对较短的距离内发生巨大变化的材料。”

自然界是科学家寻找解决工程和设计问题的灵感的好地方。Joester 在一份声明中表示，将超硬材料连接到柔软的底层结构（如石鳖牙齿）是一项有趣的机械壮举——“这仍然是现代制造业面临的重大挑战，因此我们向石鳖这样的生物学习，以了解自然界是如何做到这一点的，它们已经进化了几亿年。”