Najsilnejší biologický materiál nájdený v zuboch morských slimákov

Predpokladá sa, že najsilnejší biologický materiál na svete - hodvábna vlákna, z ktorého pavúk točí svoj web. Avšak vedci z Veľkej Británie otriasli túto reprezentáciu: najsilnejší materiál, podľa ich názoru sú slimáky zuby.

Pohľad limpet zuby pod mikroskopom (foto Asa Barber).

Podľa ich nového výskumu, zuby kuželnatky (jabĺčka Vulgáty) tuhšie a silnejšie ako Kevlar webu.

"Silk web bola dlho považovaná za najsilnejšiu biologický materiál na svete, - hovorí, že táto štúdia je hlavným autorom Asa Barber (Asa Barber), profesor mechanického inžinierstva z University of Southampton. - Boli sme prekvapení a radi, že zistíte, že tento titul právom patrí medzi zubami ulitníkov",

Marine limpets - malý slimák, ktorý možno nájsť všade v oceánoch, moriach a riekach. Môžu žiť v hlbokých temných roklinách a na útesoch. Ich kužeľový plášť chráni pevnou nohou, ktorý je pripojený do skaly s fenomenálne priľnavosť. Limpets živia riasami. Škrípanie off si večeru s balvany a skaly, sú nasadenie dlhý jazyk, posiate stovkami ostrých zubov.

California kliešť (foto Steve Lonhart / NOAA MBNMS).

"Napriek tomu, že po invázii kuželnatky sú poškriabaný skaly, než nikto sa snažil kontrolovať zuby pre silu - Barber vysvetľuje. - Ale príroda stále vyvíja dokonalú štruktúru pre konkrétnu mechanickú prácu, tak som sa rozhodol, že mäkkýše sa musia zuby mimoriadna sila. Študovať kuželnatky žijúci na skalách v bezprostrednej blízkosti Southampton, ukázal, že ich zuby sú mineralizovanej o 10% silnejší ako na webe",

Barber a jeho kolegovia skúša mikroskopické kúsky limpet zuby. Dĺžka každého zakriveného zuba je asi 1 mm, ale výskumníci chceli študovať mechanické vlastnosti nie sú zakrivené materiál. Takže oni robia vzorky 100krát tenší než ľudský vlas.

Dentálna materiál sa skladá z minerálnej goethitu uzavreté v chitín matrice (fotografie Aza Barber).

Bolo zistené, že zubné materiál schopný odolávať tlaku od 3 do 6,5 GPa, zatiaľ čo pás udržuje všetky 1,3-4 GPa. Pre porovnanie: stonka bambusu znesie tlak 1 GPa, a ľudské kosti a zuby - iba 0,5 až 0,7 GPa.

Vedci naznačujú, v článku publikácii Journal of Royal Society Interface, že tajomstvo sily limpets zuba spočíva vo formovaní svojej vláknitej štruktúry. Vzhľadom k tejto konštrukcii, dokonca aj malej veľkosti vzorky neovplyvnilo pevnostné vlastnosti študovaného materiálu.

V zubov slimák kompozitných vlákien boli nájdené výskumníkmi Albion, čo je tisíckrát tenšie ako umelá nanovlákien používaných pri výrobe nepriestrelných viest, lietadlá a rámov bicyklov.

Morské taniere sa často nachádzajú vo vodách v blízkosti pobrežia (Foto: Peter Chadwick / SPL).

Biologické kompozity sú zmesi oxidu železa a goethitu baník chitín zlúčeniny. To znamená, že v skutočnosti je prírodný analóg z odolného plastu.

Goethitu sama o sebe nie je najsilnejší materiál - to by bolo ľahké zlomiť kamene pri náraze. Avšak, elastické vlákno chitín matrice v kombinácii s goethitu získanie materiálu pevnosť, tvrdosť a pevnosť. Vlákna tanieriky zub schopný odolať enormnej záťaži, ako keby jedna palica špagety ovešané cukru vrecia s hmotnosťou 1500 kilogramov, a to by teda neporušil.

Ulitníky slimák druhy jabĺčka Vulgáty v reze (foto Janek Pfeifer / Creative Commons).

Teraz Barber dúfa, že nájde spôsoby, ako vytvoriť trvalý prírodného materiálu v laboratóriu. Verí, že web je veľmi ťažké vyrobiť umelo, ale vlákno zuby limpets je celkom možné vyrobiť pomocou trojrozmerného tlače.

Fragmenty slimák melie zuby pre rôzne skúšky (foto Asa Barber).

"Domnievam sa, že potenciál rastu kryštálu vlákna v umelom prostredí, je oveľa vyššia ako pri výrobe hodváb pásu, - hovorí výskumník. -použitie materiály ako vysokopevnostné môže odhaliť k nám veľa nových príležitostí. Takýto materiál nájde svoje uplatnenie v rôznych oblastiach, napríklad v zubnom lekárstve budúcnosti",