如果你在北太平洋沿岸搜寻，也许会幸运地发现一种“会走路的肉饼”，这是一种圆形的红棕色软体动物，也被称为 gumboot chiton，或更科学地称为斯特勒海柏（Cryptochiton stelleri）。它在海岸线上爬行，用其微小但异常坚硬的牙齿刮食岩石上的藻类。
在分析这种奇特动物坚韧的咀嚼器官时，科学家们发现，它的齿舌（连接牙齿和下方软膜的长而中空的结构）实际上含有 santabarbaraite 的微小颗粒，这是一种稀有的铁基矿物质，直到现在才在真正的岩石中发现。santabarbaraite 赋予了这些软体动物咬合力——它使得牙齿的根部轻巧但异常坚固，是自然界中发现的最坚硬的材料之一。研究 santabarbaraite 如何整合到海柏牙齿中，不仅有助于科学家理解它们的进食方式，而且这项发现还有助于推进 3D 打印技术。相关研究结果已发表在《美国国家科学院院刊》上。
在分析动物牙齿时，研究人员使用了多种先进的成像技术，如显微镜和光谱学。虽然他们知道这些软体动物的牙齿异常坚固，但在齿舌中发现 santabarbaraite 是非常意外的。“这种矿物质以前从未在生物学背景下被发现过，”西北大学材料科学家、该论文的资深作者 Derk Joester 在一份声明中说。“它含有高水分，这使得它在低密度的情况下仍然坚固。我们认为这可以增强牙齿的韧性，而不会增加太多重量。”
研究团队还观察到，矿物质在构成齿舌的组织中的分布会影响该中空结构不同部分的刚度。然后，他们想知道是否可以使用相同的原理来制造更坚固的 3D 打印墨水。研究人员使用一种类似于壳聚糖的化合物，以及铁和磷酸盐，生产了一种合成的 santabarbaraite 替代品。
当墨水在混合后立即打印时效果良好，并且在干燥过程中变硬。根据混合物中加入的铁和磷酸盐的量，打印出的材料可以是柔软有弹性的，也可以是坚韧而刚硬的。
“应该可以按照一个比例混合墨水，这个比例可以在打印前立即进行更改，”Joester 告诉《纽约时报》。“这样就可以在打印过程中实时改变成分、纳米颗粒的数量，从而改变材料的强度。这意味着你可以打印出在相对短的距离内强度发生巨大变化的材料。”
自然界为科学家提供了解决工程和设计问题的灵感来源。正如 Joester 在声明中所说，拥有像海柏牙齿那样连接到柔软底层结构上的超硬材料，是一种有趣的机械壮举——“这仍然是现代制造业的一个重大挑战，所以我们向海柏这样的生物学习，了解这是如何在自然界中完成的，而自然界已经有数亿年的时间来发展了。”
