海贝壳为何坚固

【美国《基督教科学箴言报》８月１９日文章】题：海贝壳坚固的奥秘　　
对于流连在加州拉霍亚“洞穴与贝壳”商店的游人来说，店里所展示的鲍鱼壳可买来当作引人注目的旅游纪念品。　　
然而，对于不远处山坡上圣迭戈加州大学校园内某个实验室里的工程师们，这些鲍鱼壳和海螺等软体动物的壳正在激发他们开发轻型材料的灵感——这样的材料可以使从坦克装甲到汽车车身的任何东西变得更加坚固。　　
通过极其精细地分析这些贝壳的构造，研究人员希望能发现它们质地坚硬的秘密，并仿制出新一代复合材料。这些努力是世界各地研究人员有关模仿天然材料——从鲍鱼的硬壳到蜘蛛网灵活且强度很高的纤维——的科研活动的一部分。　　
这一领域称为仿生学，它正吸引人们越来越多的兴趣。人们关心的不仅是天然材料的质地，而且还有它们的形成条件。到目前为止，人类想出的最好的复合材料制作法，需要把大量的能量消耗在混合、成型和烘焙过程中。通过生物过程形成的天然材料，是由最简单的基本化学物质组成的，它们形成所需的温度比人造复合材料要求的低得多。　　
圣迭戈加州大学机械和材料研究所的马克·梅耶尔迷上了他的研究对象——鲍鱼和海螺的如同岩石一般坚硬的“流动住所”。他说：“这些贝壳构造十分巧妙。它们的硬度是原料碳酸钙的１０倍。”他解释说，个中奥秘在于这两种软体动物堆砌生物组件的高超技巧。　　
在普通的显微镜下面，十字切开的鲍鱼壳看上去是由一层层厚度只有大约０．２毫米的碳酸钙组成的。不过在提高显微倍数后，可以看到每一层碳酸钙又是由更多的每层厚约半微米的层状结构组成的。这些薄层由一排排头尾相接的微型碳酸钙“砖块”组成，并由一种有机糖蛋白胶将它们固定。像砌成花园围墙的砖头一样，这些薄层是互相错开的，每块“砖”码放在另两块头尾相接的“砖”上面。海螺壳的结构更加精细：一排排的微型“砖块”以人字形排列。　　
当物体（例如饥饿的海獭掀起的岩石）撞击贝壳时，贝壳上可能会出现穿透数层微型“砖块”的直线状裂痕。不过这种破坏最终会由粘住“砖块”的有机胶所化解。裂痕可能会继续存在，但它的位置沿胶粘层有了改变，其宽度也比原先变窄了。这个过程一直继续到碰撞的能量被吸收，壳体停止开裂为止。由于裂痕不能沿直线穿过“砖块”层，贝壳仍然坚固如初。　　
尽管鲍鱼壳的结构已被人熟知，但第一个发现海螺壳奇妙构造的也许是梅耶尔的研究小组。梅耶尔手里拿着一张显示海螺壳独特结构的照片说：“我从未看到过描述这种结构的论文。”　　
事实上，一些研究小组已经开始设法仿造鲍鱼壳的结构。以西雅图华盛顿大学的材料学和工程学副教授穆罕默德·萨里卡亚为首的研究小组利用由碳、铝和硼混合成的陶瓷细带，制成了１０微米厚的薄层，由此得到的层状复合材料比其原材料坚固４０％。　　
不过按软体动物的标准，这些薄层的体积过于庞大。萨里卡亚和他的小组认为，通过进一步降低这些薄层的厚度，强度将得到提高。　　
贝壳正在缓慢地向人类展现它们的秘密。梅耶尔说，制造模仿鲍鱼或海螺构造的（人工合成）材料还需要许多年的时间，毕竟，“大自然是以不同的方式，并在数百万年的进化过程中做到这一点的”。