Най-силната биологичен материал намерен в зъбите на морски охлюви

Смята се, че най-силната биологичен материал в света - коприна, от която паякът завъртания своята интернет. Въпреки това, учените от Великобритания разтърсиха тази представителство: най-силният материал, по тяхно мнение, са охлюви зъби.

Преглед на мидата зъби под микроскоп (снимка Аса Барбър).

Според новите си изследвания, зъби limpets (Патела vulgata) по-твърди и по-силни от кевлар уеб.

"уеб Silk отдавна е смятан за най-силната биологичен материал в света, - казва водещият автор на проучването Аса Барбър (Аса Барбър), професор по машинно инженерство от университета в Саутхемптън. - Бяхме изненадани и развълнувани да откриете, че тази титла по право принадлежи на зъбите на коремоноги",

Морските limpets - малък охлюв, който може да се намери навсякъде в океаните, моретата и реките. Те могат да живеят в дълбоките тъмни долове и на скалите. Тяхната конична обвивка предпазва твърд крак, който е прикрепен към скалите с изключителна ръкохватката. Limpets се хранят с водорасли. За да изстържете си вечеря с камъни и скали, те разгръщат дълъг език, осеян със стотици остри зъби.

Калифорния лепка (снимка Стив Lonhart / NOAA MBNMS).

"Въпреки факта, че след нахлуването на limpets се почеса по скали, преди никой не се опита да се покажат зъбите си за сила - Барбър обяснява. - Но природата винаги се развива перфектно структура за определена механична работа, така че реших, че трябва да бъдат черупковите зъби изключителна сила. Проучване limpets живеещи на скали близо до Саутхемптън, показа, че зъбите им са минерализирани до 10% по-силни, отколкото в интернет",

Barber и колегите му изследвани микроскопски парчета мидата зъби. Дължината на всяка от извити зъба е около 1мм, но учените са искали да учат на механичните свойства не са извити материал. Така че те правят проби 100 пъти по-тънки от човешки косъм.

Dental материал се състои от минерален гьотит, обвити в хитин матрица (снимка Аса Barber).

Установено е, че зъболекарски материал, способен да издържи налягане от 3 до 6,5 GPa, а в мрежата поддържа всички 1,3-4 GPa. За сравнение: дръжката на бамбук може да понесе натиска на 1 GPa и човешки костите и зъбите - само 0.5-0.7 GPA.

Учените предполагат, в статия публикуване вестник на интерфейса на Кралското дружество за, че тайната на силата на limpets зъб се крие във формирането на неговите влакнести структури. Поради тази структура, дори и малък обем на извадката не е повлиял на якостните характеристики на разглеждания материал.

В зъбите на охлюв композитни влакна са били открити от изследователи на Албион, което е хиляди пъти по-тънки от изкуствени нановлакна, използвани в производството на бронежилетки, самолети и рамки на велосипеди.

Морските чинийки често се срещат във водите в близост до брега (снимка от Питър Чадуик / SPL).

Биологични композити са смес от железен оксид и гьотит Miner хитин съединение. Това е, в действителност, е естествен аналог на траен пластмаса.

Самата гьотитът не е най-силният материал - че ще бъде лесно да се прекъсне скалите на въздействие. Въпреки това, еластични фибри хитин матрица в комбинация с гьотит получаване на материал якост, твърдост и якост. Влакна чинийки зъб в състояние да издържи огромната тежест е все едно стик спагети окичени с захарни торби с тегло 1,500 кг, и то по този начин не би счупена.

Коремоногите вид охлюви Патела vulgata в разрез (снимка Янек Pfeifer / Creative Commons).

Сега Барбър се надява да намери начини за създаване на траен естествен материал в лабораторията. Той смята, че в интернет е изключително трудно да се произвеждат изкуствено, но limpets на фибри зъби е напълно възможно да се получат с помощта на триизмерен печат.

Фрагменти охлюв фрезовани зъби за различни тестове (снимка Аса Barber).

"Мисля, че потенциалът на растеж на кристалите, влакната в изкуствена среда е много по-висока от тази на производството на коприна уеб, - казва изследователят. -Ползване материали като висока якост може да ни разкрие много нови възможности. Такъв материал ще намерите приложението й в различни области, например в стоматологията бъдеще",