Nejsilnější biologický materiál nalezen v zubech mořských hlemýžďů

Předpokládá se, že nejsilnější biologický materiál na světě - hedvábná vlákna, ze kterého pavouk točí svůj web. Avšak vědci z Velké Británie otřásly tuto reprezentaci: nejsilnější materiál, podle jejich názoru jsou hlemýždi zuby.

Pohled limpet zuby pod mikroskopem (foto Asa Barber).

Podle jejich nového výzkumu, zuby kuželnatky (čéšky vulgata) tužší a silnější než Kevlar webu.

"Silk web byla dlouho považována za nejsilnější biologický materiál na světě, - říká, že tato studie je hlavním autorem Asa Barber (Asa Barber), profesor mechanického inženýrství z University of Southampton. - Byli jsme překvapeni a rádi, že zjistíte, že tento titul právem patří mezi zuby plžů",

Marine limpets - malý hlemýžď, který lze nalézt všude v oceánech, mořích a řekách. Mohou žít v hlubokých temných roklích a na útesech. Jejich kuželový plášť chrání pevnou nohou, který je připojen do skály s fenomenální přilnavost. Limpets živí řasami. Skřípání off si večeři s balvany a skály, jsou nasazení dlouhý jazyk, poseté stovkami ostrých zubů.

California klíště (foto Steve Lonhart / NOAA MBNMS).

"Navzdory tomu, že po invazi kuželnatky jsou poškrábaný skály, než nikdo se snažil kontrolovat zuby pro sílu - Barber vysvětluje. - Ale příroda stále vyvíjí dokonalou strukturu pro konkrétní mechanickou práci, tak jsem se rozhodl, že měkkýši musejí být zuby mimořádná síla. Studovat kuželnatky žijící na skalách v bezprostřední blízkosti Southampton, ukázal, že jejich zuby jsou mineralizované o 10% silnější než na webu",

Barber a jeho kolegové zkouší mikroskopické kousky limpet zuby. Délka každého zakřiveného zubu je asi 1 mm, ale výzkumníci chtěli studovat mechanické vlastnosti nejsou zakřivené materiál. Takže oni dělají vzorky 100krát tenčí než lidský vlas.

Dentální materiál se skládá z minerální goethit, uzavřeny v chitin matrice (fotografie Aza Barber).

Bylo zjištěno, že zubní materiál schopný odolávat tlaku od 3 do 6,5 GPa, zatímco pás udržuje všechny 1,3-4 GPa. Pro srovnání: stonek bambusu snese tlak 1 GPa, a lidské kosti a zuby - pouze 0,5 až 0,7 GPa.

Vědci naznačují, v článku publikaci Journal of Royal Society Interface, že tajemství síly limpets zubu spočívá ve formování své vláknité struktury. Vzhledem k této konstrukci, dokonce i malé velikosti vzorku neovlivnilo pevnostní vlastnosti studovaného materiálu.

V zubů hlemýžď ​​kompozitních vláken byly nalezeny výzkumníky Albion, což je tisíckrát tenčí než umělá nanovláken používaných při výrobě neprůstřelných vest, letadla a rámů jízdních kol.

Mořské talíře se často nacházejí ve vodách poblíž pobřeží (Foto: Peter Chadwick / SPL).

Biologické kompozity jsou směsi oxidu železa a goethitu horník chitin sloučeniny. To znamená, že ve skutečnosti je přírodní analog z odolného plastu.

Goethit sama o sobě není nejsilnější materiál - to by bylo snadné zlomit kameny při nárazu. Nicméně, elastické vlákno chitin matrice v kombinaci s goethit získání materiálu pevnost, tvrdost a pevnost. Vlákna talířky zub schopen odolat enormní zátěži, jako kdyby jedna hůl špagety ověšené cukru pytle o hmotnosti 1500 kilogramů, a to by tedy neporušil.

Plži hlemýžď ​​druhy čéšky vulgata v řezu (foto Janek Pfeifer / Creative Commons).

Nyní Barber doufá, že najde způsoby, jak vytvořit trvalý přírodního materiálu v laboratoři. Věří, že web je velmi obtížné vyrobit uměle, ale vlákno zuby limpets je docela možné vyrobit pomocí trojrozměrného tisku.

Fragmenty hlemýžď ​​mele zuby pro různé zkoušky (foto Asa Barber).

"Domnívám se, že potenciál růstu krystalu vlákna v umělém prostředí, je mnohem vyšší než při výrobě hedvábí pásu, - říká výzkumník. -Použití materiály jako vysokopevnostní může odhalit k nám mnoho nových příležitostí. Takový materiál najde své uplatnění v různých oblastech, například v zubním lékařství budoucnosti",