Cel mai puternic material biologic găsit în dinții de melci marini

Se crede că cel mai puternic material biologic din lume - fire de mătase din care păianjenul se învârte său web. Cu toate acestea, cercetatorii din Marea Britanie au zguduit această reprezentare: cel mai puternic material, în opinia lor, sunt melci dinti.

dinți Vezi limpet la microscop (foto Asa Barber).

Potrivit noii lor de cercetare, limpets dinți (Patella vulgata) mai rigide și mai puternice decât Kevlar-ul web.

"pânză de mătase a fost mult timp considerat cel mai puternic material biologic din lume, - spune autorul studiului de plumb Asa Barber (Asa Barber), un profesor de inginerie mecanică de la Universitatea din Southampton. - Am fost surprinși și încântați să constate că acest titlu aparține de drept dinții de gasteropode".

limpets Marine - un melc mic, care poate fi găsit peste tot în oceanelor, mărilor și râurilor. Ei pot trăi în adâncul mării ravene, întunecate, și pe stânci. cochilia conic protejează un picior solid, care este atașat la roci cu prindere fenomenal. Limpets se hrănesc cu alge. Pentru a se razuie cina cu bolovani și pietre, acestea dislocă o limbă lungă, presărată cu sute de dinți ascuțiți.

California Limulus (foto Steve Lonhart / NOAA MBNMS).

"În ciuda faptului că, după invazia limpets sunt roci zgâriat, înainte de nimeni nu a încercat să verifice dintii lor pentru putere - explică Barber. - Dar natura se dezvoltă întotdeauna o structură perfectă pentru un anumit lucru mecanic, așa că am decis că crustaceele trebuie să fie dinți rezistență extraordinară. Studiind limpets care trăiesc pe roci in apropiere de Southampton, a aratat ca dintii lor sunt mineralizat până la 10% mai puternic decât web".

Barber si colegii sai au testat piesele microscopice de lipitoare dinți. Lungimea fiecărui dinte curbat este de aproximativ 1 milimetru, dar cercetatorii au dorit sa studieze proprietățile mecanice nu sunt materialul curbat. Deci, ei fac probe de 100 de ori mai subtire decat un fir de păr uman.

Material dentar este format din goethitului minerale, încastrate în matricea chitină (foto Asa Barber).

Sa constatat că materialul dentar capabil să reziste la o presiune de 3-6.5 GPa, în timp ce web menține toate 1,3-4 GPa. Pentru comparație: tulpina de bambus poate suporta presiunea de 1 APG și oase umane și dinții - doar 0,5-0,7 GPa.

Oamenii de stiinta sugereaza in Jurnalul de publicare a articolului al Royal Society Interface, că secretul puterea limpets dintelui constă în formarea structurilor sale fibroase. Din cauza acestei structuri, chiar și o dimensiune mică probă nu a afectat caracteristicile de rezistență ale materialului studiat.

În dinții fibrelor compozite melc au fost găsite de către cercetătorii din Albion, care este de mii de ori mai subțiri decât nanofibre artificiale utilizate la fabricarea vestele anti-glonț, aeronave și cadre de bicicletă.

farfurioare marine sunt adesea găsite în apele în apropierea coastei (fotografie de Peter Chadwick / SPL).

compozite biologice sunt un amestec de oxid de fier și goethitul compus miner chitină. Aceasta este, de fapt, este un analog natural al plastic rezistent.

Goethitul în sine nu este cel mai puternic material - ar fi ușor de a sparge rocile la impact. Cu toate acestea, elastic matrice cu fibre chitină în combinație cu goethitul da materialul rezistență, duritate și rezistență. Albus farfurioare dinte capabile să reziste la sarcini enorme este ca și în cazul în care spaghete un băț agățate cu saci de zahăr cu o greutate de 1500 kg, și, astfel, nu ar rupt.

Gasteropode specii de melci Patella vulgata într-o tăietură (foto Janek Pfeifer / Creative Commons).

Acum, Barber speră să găsească modalități de a crea un material natural de durată în laborator. El crede că web-ul este extrem de dificil de a produce în mod artificial, dar limpets fibra dintilor este destul de posibil pentru a produce cu ajutorul imprimării tridimensionale.

Fragmentele melc dinți frezate pentru diverse teste (foto Asa Barber).

"Cred că potențialul fibrelor de cristal în creștere într-un mediu artificial este mult mai mare decât cea a fabricarea de pânză de mătase, - spune cercetătorul. Materiale -utilizarea astfel de înaltă rezistență ne pot descoperi multe oportunități noi. Un astfel de material va găsi aplicarea în diverse domenii, de exemplu, în viitor, stomatologie".