在日本東北大學金屬材料科學研究所,有一位叫小松啟的教授,他是一位金屬材料專家,但現在不是在研究金屬材料,而是在研究人身上的膽結石、腎結石、牙齒、骨骼、指甲、毛髮和細胞膜一類的東西。他說:目前的日本人當中,1/10的人長有膽結石,膽結石正是我現在研究的課題。我想搞清膽結石這種晶體是如何形成和如何長大的。”他為什麼要研究膽結石呢?他又不是醫生!的確奇怪,是他想改行嗎?不是!可是他還在研究人的牙齒並提出一些怪問題:人的牙齒為什麼不是直接長在顎骨
上,而是由結實的纖維吊在齒槽當中呢?是他想當牙科醫生嗎?也不是!要摸清這位科學家的思想並不難,原來他是想透過對人體中膽結石、牙齒、指甲和面板等能自己生長的材料的研究,尋找一種所謂的智慧材料。
小松啟想,人的面板劃破之後,能自己長好;人的骨頭折斷之後,只要骨折的縫隙對接好,有那麼100來天骨頭就會自己長在一起。如果一架飛機、一座橋樑也能像人的面板和骨骼一樣,身上出現裂紋後能自己修復,自己再“長”在一起,該有多好!那樣就可以防止飛機失事,防止橋樑坍塌了!這種想法似乎有點異想天開“死東西怎麼能自己長在一起呢?"這個問題問得不錯。小松啟正是希望透過對膽結石的研究找到橋樑出現裂紋時能自己修補的線索。
日本三重大學的一個科研小組則在研究貝殼的生長機制。他們想弄清楚,貝殼為什麼一旦受損,損傷處能鈣化,並且巧妙地進行自我修復?而且當把貝殼外膜的上皮組織移植到體內時,就形成珍珠。一旦上皮細胞同珍珠袋同時發生變化,蛋白質和晶體就整齊地互相排列在一起,而且即使沒有來自腦的指令,這一排列也能完成。如能搞清這些原因,就有可能找到“無生命”的材料自我修復的線索。
從事這一類智慧材料研究的科學家還有不少。
日本日立造船技術研究所的一個科研小組則在研究鯨和海豚的尾鰭和飛鳥的翅膀,希望有朝一日能發明像尾鰭和鳥翼那樣柔軟、既能摺疊又很結實的材料,人們就可以方便地利用自然界的波浪能和風能。這首先要弄清鯨和海豚為什麼透過上下襬動水平尾鰭就能在沒有波浪的水中高速遊動,為什麼在水上能產生如此強大的推力。如果是尾鰭的上下襬動產生的推力,那麼只要使尾鰭周圍的水上下運動也應能得到推力。因此這些科學家認為,如果在船舶上安一個上下襬動的水中振動翼,便能產生推力。但水中的振動翼用一般的鋼鐵材料既笨重又給操縱帶來麻煩,這就需要研究出像鳥翼和鯨尾鰭那樣輕而柔軟、既能折登而又結實的智慧材料來做振動翼。
日本住友化學工業功能開發研究所的一個科研小組,則對竹子和竹節的功能很感興趣。他們發現,竹子的內側和外側的纖維排列不一樣,正是這種組織結構使竹子能抗風雪而不怕彎曲,而竹節則起防止裂痕擴大的作用。因此他們試圖將竹子和竹節的抗彎抗裂機制用於飛機、火箭和其他結構的設計中。
日本東京工業大學的一個科研小組正在致力於海參的研究,他們發現,人在捕捉海參時,海參身體就變硬,但並不逃跑;而海參在受到魚類攻擊時,如果不能逃跑,會自己“切掉”身體的一部分再逃之夭夭。海參越遭攻擊,皮就變得越硬。科學家由此受到啟發,認為如果能利用海參外皮組織的相反特性,即在受到強烈碰撞時,能變成軟的外皮,受碰的物件就可以免受破損。
這些看起來“不務正業”的科學家,其實是在從事極有發展前途的仿生智慧材料的研究,經過他們的不斷努力,可以預料,終有一天會出現各種實用的智慧材料。