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为什么动物用钙作为骨骼材料而不是其它金属或者碳纤维材料

为什么动物用钙作为骨骼材料而不是其它金属或者碳纤维材料

2025-02-18 13:17:04阅读量：16 字体：大中小

钙本身属性不错、容易被生物利用。在电影《X战警》中，金刚狼的全身骨骼被换成了艾德曼合金，凭借这一套金属骨骼，金刚狼所向披靡，很多人可能因此幻想过如果自己也拥有一副这样的合金骨骼该多好。

一、在自然界中，动物有两种普遍的骨骼形式

要么是像许多节肢动物那样拥有坚硬的外骨骼，这种情况下骨骼成分主要是碳酸钙；要么是像人类，以及其它脊椎动物那样拥有内骨骼，这种情况下骨骼的主要成分是磷酸钙，或者准确地说是羟基磷灰石。

二、动物在进化的时候选择钙

无论动物用哪种骨骼形式生存，它主要应用到的材料就是钙。在地壳中钙的含量并不是最多的金属元素，铁和铝的含量都比它多，同时钙也不是人体唯一应用的金属材料——我们的身体充满各种金属。但是，动物就是偏偏选择了钙作为防御和支撑结构的材料，是不是很有意思。

三、为什么不是更坚固的材料

很多人可能都认为我们的骨骼很脆弱，所以希望打造一个钢铁骨骼，金刚狼的创作者估计也是这么认为吧。其实，钙化合物作为骨骼可以是非常强大的，羟基磷灰石的抗拉强度为150MPa，破坏应变为2%，断裂韧性为4MPa(m)。如果羟基磷灰石像钢铁一样致密，那么它会比钢铁坚固很多，有人测算过，人骨的强度至少是钢铁的五倍。

之所以骨骼会被钢铁击碎，其实原因就在于骨骼并不是完全致密的，它是由管状、中空的结构组成。这种结构可以更好地承受压力，同时保持更轻的重量，事实上我们的骨骼只占我们体重的六分之一左右，这样运行起来比较节能。

四、为什么不选择其它金属

其中钛合金就可以做到在和骨骼一样重量和体积的情况下，却比骨骼拥有更好的参数。比如钛合金的应力要比同等重量的骨头高1.3倍，强度是骨头的5倍。最重要的是钛合金的抗拉强度达到500MPa，如果我们有一个钛合金骨架的话，我们可以承受更重更大的身体，估计也基本不需要细胞去修复骨骼。

另外，现在碳纤维材料被普遍运用在假肢等领域，帮助人类和其它动物重塑身体，而且已经被证明，它可以给人类带来比现有骨骼更好的效果。

五、实际原因

地球生物选择钙而不是其他金属作为骨骼，除钙本身属性不错之外，最大的助攻是地球本身，钙是地壳中第五丰富的元素，而且非常容易被生物利用。

所以，如果别的星球本身的材料和地球有很大的不同，那么生物有其它选择是完全有可能的。因为地球上的生物在长时间的进化过程中与地球本身的化学元素相互适应，才选择了钙作为骨骼的构建材料。