阿肯色大學研究人員 Marco Fielder 和 Arun Nair 首次研究了水和礦物質含量對膠原蛋白(骨材料本質)的變形機制和熱性能的納米級綜合影響。
研究人員還將結果與碳納米管增強的非礦化膠原蛋白的相同特性進行了比較，碳納米管已顯示出作為生物復合材料增強材料的前景。這項研究有助于開發(fā)模擬骨骼的合成材料。
使用分子動力學(在本例中是原子和分子物理運動的計算機模擬)，Nair 和 Fielder 檢查了含有不同重量百分比的礦物質、水和碳納米管的膠原基生物復合材料在受到外部作用時的力學和熱性能。負載。
他們發(fā)現水和礦物質含量的變化對生物復合材料的機械行為和性能有很大影響，其結構模仿納米級骨成分。隨著水合作用的增加，生物復合材料變得更容易受到壓力。此外，奈爾和菲爾德發(fā)現，非礦化膠原蛋白中碳納米管的存在減少了間隙區(qū)域的變形。
研究人員還測試了剛度，這是材料抗變形能力的標準測量值。礦化和非礦化膠原生物復合材料在含水量較高時表現出較低的穩(wěn)定性。無論含水量多少，礦化度為 40% 的復合材料的強度是不含礦物質的復合材料的兩倍。碳納米管復合材料的剛度與礦化膠原相當。
“隨著膠原生物復合材料的礦化程度或碳納米管含量的增加，水改變變形幅度的效果減弱，”菲爾德說。
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