Sklovina zubů je nejtvrdší tkáň v lidském těle. Zároveň je ale pružná, takže nepraská ani při velké zátěži. A je náramně odolná k opotřebení. Při správné péči nám skvěle slouží po dlouhá desetiletí. Materiáloví inženýři pokukovali po sklovině se závistí.
Teď mají umělou imitaci, která svou přírodní předlohu v mnoha ohledech překoná. Postaral se o to tým z University of Michigan vedený Nicholasem Kotovem. Výsledky jejich výzkumu zveřejnil on-line vědecký časopis Science.
O výrobu umělé skloviny usilují materiáloví inženýři dlouhá desetiletí. Zatím ale vycházelo jejich snažení vniveč. Není divu, sklovina má velmi složitě organizovanou vnitřní strukturu. Základem jsou provazcovitě uspořádané opakující se úseky hydroxyapatitu. Ty kryje hmota bohatá na hořčík.
Následně se vše proplete do velmi pevného materiálu. Minerální látky tvoří 98 % skloviny. Zbytek připadá na organické sloučeniny. Za své vlastnosti vděčí sklovina velmi přesnému prostorovému uspořádání hned na několika úrovních. Napodobit to v laboratoři je nesmírně obtížné. Prozatím všechny náhražky za originální zubní sklovinou zaostávaly jak v tvrdosti, tak i v pružnosti.
Sklovina z pece
Nový materiál, jehož základem je rovněž hydroxyapatit, spoléhá na vytvoření správné organizace působením vysokých teplot. Krystaly hydroxyapatitu jsou potaženy tvárným kovem. Jeho přesné složení autoři tají. Další důležitou složkou pojiva je oxid zirkonu, který vyniká pevností a není toxický.
Právě tvárnost pojiva je klíčem k pevnosti, protože pohltí tlak vyvíjený na materiál a zabrání hydroapatitovým krystalům, aby se po sobě sklouzly. Výsledný materiál se dá obrábět diamantovými nástroji. Ve finálním testu vědci porovnávali umělou sklovinu s přírodní sklovinou. Umělá náhražka trumfla sklovinu zubu přinejmenším v šesti parametrech včetně pružnosti a schopnosti pohlcovat vibrace.
Mohlo by se zdát, že první uplatnění najde umělá sklovina v zubním lékařství. Odhaduje se, že narušenou sklovinu zubů má asi polovina současného lidstva. V řadě případů to vede k zubnímu kazu a někdy i ke ztrátě zubu. Současné materiály používané v zubním lékařství se originální zubní sklovině nevyrovnají.
Zatím ale není jasné, jak by umělá sklovina držela na zubech. Navíc by se správka zubu touto náhražkou asi nedala uskutečnit v ústech pacienta. Při výrobě se musí suroviny zahřívat až na 300 °C a následně velmi pečlivě ochlazovat. Ani tvarování diamantovými nástroji není zrovna jednoduché.
Umělá sklovina by ale mohla chránit čipy. Pro vynikající schopnost pohlcovat vibrace by se mohla uplatnit i při výrobě součástek choulostivých na otřesy. Povrchy potažené umělou sklovinou by mohly vylepšit ochranné pomůcky nebo těžce namáhané plochy. Autoři předpokládají, že by po tomto materiálu mohli brzy sáhnout výrobci automobilů a vybavit karosérie velmi odolnými laky.