发丝韧性揭示新材料设计范式：微观结构决定宏观强度
加州大学圣迭戈分校的材料科学家温杨（Wen Yang）及其团队近期一项研究，颠覆了材料强度与尺寸成正比的传统认知。研究人员测试了包括人类在内的八种哺乳动物毛发的拉伸强度，结果显示，人类头发，尤其是儿童头发，在被施加拉力至断裂时展现出惊人的韧性，其强度甚至超过了象、野猪和长颈鹿等大型动物的粗壮毛发。
通过扫描电子显微镜的深入分析，研究揭示了毛发强度差异的根源在于其内部角蛋白（keratin）结构的断裂模式。较粗的毛发在断裂时倾向于产生平直的断口，而较细的人类头发则呈现出不规则的、角度化的断裂，这种断裂模式需要更大的张力才能实现，类似于风吹倒树木时树干的斜向断裂，是材料韧性更高的表现。
这一发现为合成材料科学提供了重要启示。温杨团队正尝试利用3D打印技术在纳米尺度上精确复制头发的微观结构，以期开发出具有超高强度的合成纤维。一旦技术成熟，这些仿生材料有望应用于建筑、救援等领域，例如制造近乎“不可摧毁”的绳索，展现出材料科学在仿生设计领域的巨大潜力。
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