Vedci porovnali silu ľudských vlasov a slonej vlny

Obsah:

Vedci porovnali silu ľudských vlasov a slonej vlny
Vedci porovnali silu ľudských vlasov a slonej vlny
Anonim

Americkí fyzici prvýkrát porovnávali pevnosť, pružnosť a ďalšie fyzické vlastnosti vlasov a vlny rôznych typov cicavcov. Zistilo sa, že ľudské vlasy sú oveľa silnejšie ako slonie vlasy, napriek štvornásobnému rozdielu v hrúbke. Výskum publikoval vedecký časopis Matter.

Boli sme z toho veľmi prekvapení - z intuitívneho hľadiska platí, že čím sú vlasy hrubšie, tým by mali byť silnejšie. Príroda tieto materiály zdokonaľovala milióny rokov a dúfame, že sa nám podarí vytvoriť syntetické analógy najsilnejšie vlasy s porovnateľnými vlastnosťami, “povedal Wen Yang, jeden z autorov štúdie, nanotechnológ z Kalifornskej univerzity v San Diegu (USA).

Zástupcovia rôznych exaktných vied sa v posledných rokoch pokúšali prispôsobiť „produkty evolúcie“tak, aby vytvárali nové technológie a zariadenia, skúmali stavbu rôznych orgánov tela alebo tajomstvá práce rôznych „superveľmocí“zvieratá.

Dikobrazové ihly a bradavky parazitických červov pomohli americkým fyzikom vytvoriť dokonale ostré lekárske ihly a veľmi lepkavú lekársku náplasť a kanadskí vedci vyrobili sklo 200 -krát odolnejšie, čím odhalili princípy stavby mäkkýšov. Gecko labky tiež pomohli nanotechnológom vytvoriť extrémne lepkavú lepiacu pásku, ktorá funguje pod vodou.

V tejto súvislosti, ako poznamenal Wen Yang a jeho kolegovia, ľudské vlasy zaujímajú rovnako fyzikov. Na jednej strane majú rovnakú pevnosť na gram hmotnosti ako oceľový drôt, odolávajú tlaku dvetisíc atmosfér. V tomto prípade však môžu byť vlasy ešte jeden a pol krát natiahnuté bez toho, aby došlo k prerušeniu alebo zhoršeniu ich mechanických vlastností.

Vymyslené prírodou

Kalifornskí fyzici pred rokom odhalili tajomstvá ich sily a zistili, že vlasy sa skladajú z dvoch vrstiev nanočastíc proteínového keratínu. Sú usporiadané do špeciálnych vzorov, vďaka ktorým sa vlasy začínajú správať ako med alebo iné viskózne tekutiny. Tieto látky sa stanú tuhými a silnými, keď sa ich pokúsite prudko natiahnuť, ale zároveň sotva odolávajú pomalému pôsobeniu sily.

Po objavení komplexnej štruktúry ľudských vlasov sa vedci rozhodli otestovať, či sa v tomto ohľade líšia od vlny iných cicavcov, ktorá má úplne inú dĺžku, hrúbku a úlohu v živote týchto zvierat. Aby to urobili, vedci vykonali podobnú sériu meraní a experimentov s použitím štetín, vlny a vlasov slona, medveďov, koní, diviakov, kapybarov, pekárov a žiraf.

Tieto experimenty odhalili niekoľko nečakaných vecí, ktoré vedci nečakali. Wen Yang a jej kolegovia napríklad zistili, že štruktúra a reakcia vlasov na mechanickú deformáciu sa u rôznych skupín zvierat napriek podobným veľkostiam srsti veľmi líšia.

Najmä štruktúra štetín u juhoafrických cicavcov, kapybár a pekariánov bola výrazne odlišná od toho, ako boli usporiadané jednotlivé vlnené vlákna ich vzdialených „bratrancov“zo Starého sveta. Vďaka týmto rozdielom sa vlasová línia štvornohých obyvateľov Nového sveta až tak nenaťahovala, ale celkovo bola o niečo silnejšia ako u ostatných „účastníkov“experimentu.

Rovnako tak slonie štetiny a žirafia srsť boli napriek svojej väčšej hrúbke vlákien výrazne nižšie ako jemné ľudské vlasy a vlasy medveďov v sile a pružnosti. Vo všeobecnosti platí, že čím sú vlasy hrubšie, tým boli oba tieto ukazovatele nižšie a tento vzťah funguje nielen pri porovnávaní rôznych zvierat, ale aj rôznych typov vlasov u rovnakého druhu cicavcov.

Túto anomáliu je podľa fyzikov možné vysvetliť skutočnosťou, že pevnosť vlasov veľmi závisí od prítomnosti rôznych defektov v ich hrúbke, ktorých počet rýchlo rastie so zväčšovaním priemeru vlasov. Ďalšia štúdia štruktúry vlasov rôznych druhov cicavcov, Wen Yang a jej kolegovia dúfajú, im pomôže pochopiť, ako je možné tento biomateriál kopírovať a používať na vytváranie ultrapevných, flexibilných, ale napriek tomu veľmi ľahkých syntetických materiálov.

Odporúča: