Forskere har sammenlignet styrken til menneskehår og elefantull

Innholdsfortegnelse:

Forskere har sammenlignet styrken til menneskehår og elefantull
Forskere har sammenlignet styrken til menneskehår og elefantull
Anonim

Amerikanske fysikere sammenlignet for første gang styrken, elastisiteten og andre fysiske egenskaper ved hår og ull fra forskjellige typer pattedyr. Menneskelig hår ble funnet å være mye sterkere enn elefanthår, til tross for en firdobling i tykkelse. Forskningen ble publisert av det vitenskapelige tidsskriftet Matter.

Vi ble veldig overrasket over dette - fra et intuitivt synspunkt, jo tykkere hår, jo sterkere burde det være. Naturen har perfeksjonert disse materialene i millioner av år, og vi håper at vi vil kunne lage syntetiske analoger av sterkeste hår med sammenlignbare egenskaper,”sa Wen Yang, en av studiens forfattere, en nanoteknolog fra University of California i San Diego (USA).

I løpet av de siste årene har representanter for forskjellige eksakte vitenskaper prøvd å tilpasse "evolusjonens produkter" til å lage nye teknologier og enheter, studere strukturen til forskjellige organer i kroppen eller hemmelighetene til arbeidet til forskjellige "supermakter" av dyr.

Porcupine nåler og parasittiske ormen brystvorter hjalp amerikanske fysikere med å lage perfekt skarpe medisinske nåler og et veldig klebrig medisinsk gips, og kanadiske forskere gjorde glass 200 ganger mer holdbart, og avslørte prinsippene for konstruksjon av skalldyr. På samme måte har gekko -poter hjulpet nanoteknologer med å lage ekstremt klebrig tape som fungerer under vann.

I denne forbindelse, som nevnt av Wen Yang og hans kolleger, er menneskehår av like stor interesse for fysikere. På den ene siden har de samme styrke per gram vekt som ståltråd, og tåler et trykk på to tusen atmosfærer. I dette tilfellet kan håret imidlertid fortsatt tøyes halvannen gang uten brudd eller forringelse av deres mekaniske egenskaper.

Oppfunnet av naturen

For et år siden avslørte fysikere i California hemmelighetene til deres styrke og fant ut at håret består av to lag nanopartikler av proteinet keratin. De er ordnet i spesielle mønstre, på grunn av hvilke håret begynner å oppføre seg som honning eller andre tyktflytende væsker. Disse stoffene blir stive og sterke når du prøver å strekke dem kraftig, men samtidig motstår de neppe den langsomme kraftpåføringen.

Etter å ha oppdaget den komplekse strukturen til menneskehår, bestemte forskere seg for å teste om de i denne forbindelse skiller seg fra ullen fra andre pattedyr, som har en helt annen lengde, tykkelse og rolle i livet til disse dyrene. For å gjøre dette gjennomførte forskere en lignende serie målinger og eksperimenter med børster, ull og hår av en elefant, bjørner, hester, villsvin, capybaras, bakere og sjiraffer.

Disse eksperimentene avslørte flere uventede ting som forskere ikke forventet å se. For eksempel fant Wen Yang og hennes kolleger at hårets struktur og respons på mekanisk deformasjon varierte sterkt for forskjellige grupper av dyr, til tross for lignende pelsstørrelser.

Spesielt var strukturen til bustene i sørafrikanske pattedyr, capybaras og peccaries markant forskjellig fra hvordan de individuelle ullfibrene til deres fjerne "fettere" fra den gamle verden ble arrangert. På grunn av disse forskjellene strekk ikke håret til de firbeinte innbyggerne i den nye verden så mye, men var i det hele tatt litt sterkere enn de andre "deltakerne" i eksperimentet.

På samme måte var elefantbørster og sjiraffpels, til tross for deres større fibertykkelse, merkbart dårligere enn fint menneskehår og bjørnenes hår i styrke og elastisitet. Generelt, jo tykkere hår, desto lavere var begge disse indikatorene, og dette forholdet fungerer ikke bare når man sammenligner forskjellige dyr, men også forskjellige hårtyper hos de samme pattedyrartene.

Denne anomalien, ifølge fysikere, kan forklares med det faktum at hårets styrke er sterkt avhengig av tilstedeværelsen av forskjellige defekter i tykkelsen, hvorav antallet vokser raskt etter hvert som hårets diameter øker. Ytterligere studier av hårstrukturen til forskjellige pattedyrarter, håper Wen Yang og hennes kolleger, vil hjelpe dem å forstå hvordan dette biomaterialet kan kopieres og brukes til å lage ultrasterk, fleksibel, men veldig lett syntetisk materiale.

Anbefalt: