你的身体中，有一套连科学家都难以复制的高端材料！

复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料。其实，复合材料就在我们的身边，甚至在我们的身体里——骨骼就是一种复合材料。

坚实的骨骼是摆出各种奇怪姿势的物质基础。

复合材料是一种混合物。在很多领域都发挥了很大的作用，代替了很多传统的材料。

骨骼支撑着大多数哺乳动物的身体结构，有了骨骼，我们能够承受很大的外力，可以抬起很重的东西；我们的心肺等器官得到了保护，肌肉得到了支撑。骨骼还能够再生，即使发生断裂或破损，也可以吸收周围的钙离子转化成新的骨骼。

人体上最大的骨头是大腿上的股骨，它一般占人体高度的27％左右。考古的事实说明，股骨是在人的进化过程中逐渐变长的。人的腿比长臂猿、猩猩都要长，腿长就能跑得快。股骨还是人体中最坚固的骨头，它每平方厘米所承受的压力高达281千克。

骨骼的基本组成部分包括矿物质和其他物质。图片由作者制作

首先，胶原蛋白分子像编麻花辫一样，拧成了一根三股螺旋的纳米纤维。这根纤维很有弹性，表面还有很多能促进骨头生长的物质，骨骼就是从这里生长起来的。

接着，羟基磷灰石的小晶体在胶原蛋白表面生长。这就是骨头中占据70%的矿物质的主要成分，它的化学式是Ca10(PO4)6(OH)2。羟基磷灰石的晶体是我们知道的最小的生物晶体，它是一个小薄片，30-50 nm长，20-25 nm宽，厚度1.5-4 nm。（1纳米大概是一根头发丝的八万分之一。）矿物质的小圆盘沿着纤维的长轴方向排列，平行地堆积成一串，这就是矿化了的胶原蛋白纤维。

骨骼的多层级结构。

矿化的胶原纤维强度已经比之前大大增强了，它们像稻草一样，在一起排列成一捆。这就好比“一根筷子易折断，一把筷子折不断”，一大束纤维在一起强度已经很高了。

这些纤维束再按照特定的模式排列。就组成了圆柱形的“骨原”。顾名思义，它是骨头的基本单位。骨原呈圆柱形，中间有小孔，这些孔扮演着重要的作用，它们充当神经、血液、细胞的通道。

人的一生中，骨头里所含有机物和无机物的数量是变化着的。成人含有机物较少而无机物较多，两者比例约为3∶7；儿童含有机物与无机物的数量差不多，约各占一半。所以，成人，特别是老人的骨头就硬而脆些，容易发生骨折；少年儿童的骨头则韧而嫩些，容易发生变形。所以少年儿童要特别注意有良好的坐、卧、立、走的姿势，在10岁以前不宜负重太多，以免影响骨头生长。

皮质骨与松质骨。

正是不同功能的组分，以高度有序的方式组织在一起各司其职，骨骼才能撑起我们肌肉、保护我们的器官、让我们能跑能跳。但这样复杂的结构，让材料学家们很是头疼——人工合成的材料中，目前还没有能够完全代替骨骼的，强度够用的材料往往有点脆、有弹性的材料可能又不够耐用；力学强度都达到要求了，又可能无法完全和人体相容，有时候会发生排异反应。目前最先进的医用人造关节，也只有20年左右的寿命。

21世纪的高性能树脂基复合材料技术是赋予复合材料自修复性、自分解性、自诊断性、自制功能等为一体的智能化材料。以开发高刚度、高强度、高湿热环境下使用的复合材料为重点，构筑材料、成型加工、设计、检查一体化的材料系统。

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