陶瓷重量轻且坚硬，但您无法用它们制造喷气发动机，因为它们会像餐盘一样破碎。因此，材料科学家一直试图模仿将强度（抗变形能力）和韧性（抗断裂能力）结合起来的天然材料。特别是，他们研究了被称为珍珠质的多孔但有弹性的材料作为鲍鱼贝壳的衬里。现在，研究人员已经开发出一种在实验室中制造珍珠母状材料的方法。这些新材料的机械性能类似于金属合金，是有史以来最坚硬的陶瓷。这种新方法可以为节能建筑和轻便但有弹性的汽车框架开发陶瓷结构材料。
珍珠母（Nacre）也被称为珍珠母，将坚硬但又易碎的碳酸钙板块与柔软的蛋白质胶粘在一起，形成坚固的砖瓦结构，比任何一种都要坚硬3000倍。通常，当科学家在实验室中制作复合材料时，所得材料的特性会平均其成分的特性。加利福尼亚大学伯克利分校材料科学与工程系主任罗伯特·里奇（Robert Ritchie）说：“当大自然制造复合材料时，其性能会更好。”那是因为大自然的复合材料具有难以模仿的复杂结构。里奇说：“人们已经尝试过，但无法获得如此精细的结构。”
多年来，科学家一直在尝试基于坚硬的天然材料（如珍珠母和骨头）设计新材料。加州理工学院的材料科学家朱莉娅·格里尔（Julia Greer）说，伯克利陶瓷“确实表明，从自然界中汲取灵感以合成更好的材料可能会非常成功。”
为了将陶瓷塑造成珍珠质结构，伯克利的研究人员首先创建了一种将要图案化的材料（在这种情况下为氧化铝）的水悬浮液。然后他们以非常可控的方式将其冷却。 Ritchie解释说：“您可以消除热量。”这导致长而薄的结构，研究人员在加热它们以蒸发水后将其压制成微型的砖状结构。重复此过程后，它会形成一层氧化铝多孔砖的多层多孔结构，这些多孔砖状结构通过圆柱状结构相互连接-与天然珍珠母中的形状相同。然后，为了模仿鲍鱼壳中的蛋白质胶，研究人员用一种聚合物填充了这些空间。本周《科学》杂志在线描述了这一过程。其他小组已经制作了仿生材料薄膜。伯克利集团成功地制造了大件作品。
不受聚合物的影响，砖像大多数陶瓷一样易碎。但是，聚合物在受压时允许砖状层彼此滑动，从而使材料具有抗断裂性。确实，这种实体结构比实验室中制造的任何陶瓷都要坚硬。普渡大学的材料工程师埃里克·斯塔克（Eric Stach）说：“高韧性和高强度通常在陶瓷中是不相容的”，他没有参与伯克利的研究。但斯塔克说，伯克利生产的陶瓷具有与铝合金一样的强度和韧性，“您可以用它来驾驶飞机”。
尽管他们警告说类似珍珠母的陶瓷尚处于发展初期，但伯克利研究人员说，这种材料应该使似乎无法实现的陶瓷应用成为可能。 Ritchie说：“您可以使用陶瓷代替钢来制造汽车的框架，并节省燃料。”劳伦斯伯克利实验室（Lawrence Berkeley Laboratory）的材料科学家安东尼·汤姆西亚（Antoni Tomsia）共同领导了这项研究。他说，坚韧的陶瓷是一种很好的绝缘体，可以作为节能建筑的结构元素而发挥双重作用。它们还可以用于轻质防弹背心和军用车辆装甲。
材料科学家说，这项新工作为硬质仿生材料指明了前进的方向。加州大学圣塔芭芭拉分校的物理学教授保罗·汉斯玛（Paul Hansma）称这项工作“令人惊讶”，并说新型陶瓷的性能“提高了这一重要领域的水平。”
Ritchie和Tomsia相信他们可以使材料更好。 天然珍珠层的陶瓷结构比伯克利材料的陶瓷结构小一个数量级，并且砖与砂浆的比率更高。 里奇说，该小组正在致力于使陶瓷砖变得更小，更紧密，并减少聚合物含量。 他们还在试验不同的迫击炮。 由于新开发的陶瓷包含粘性聚合物，因此在高温环境（例如发动机内部）中会失效。 因此，伯克利大学的研究人员正在试验可以承受更高温度的金属填料。