Найміцніший біологічний матеріал виявили в зубах морських равликів

Прийнято вважати, що найміцніший біологічний матеріал в світі - це шовкові нитки, з яких павук плете свою павутину. Однак дослідники з Великобританії похитнули цю істину: найміцнішим матеріалом, на їхню думку, є зуби равликів.

Згідно з даними нової наукової роботи британських вчених, зуби морських блюдечок (Patella vulgata) є жорсткішими за кевлар і міцнішими за павутину.


Морські блюдечка - це невеликі равлики, яких можна зустріти всюди в океанах, морях і річках. Вони можуть проживати як в глибоких, темних ущелинах, так і на прибережних скелях. Їхня конусоподібна оболонка захищає міцну ногу, яка кріпиться до каменів з феноменальним зчепленням. Блюдечка харчуються водоростями. Щоб зішкребти свій обід з валунів і скель, вони розгортають довгий язик, усіяний сотнями гострих зубів.




Барбер і його колеги випробували мікроскопічні шматочки зубів морського блюдечка. Довжина кожного зігнутого зуба становить близько 1 міліметра, але дослідники хотіли вивчити механічні властивості не викривленого матеріалу. Тому вони виготовили зразки, що в 100 разів тонші за людську волосину.

Як виявилося, матеріал зубів здатний витримувати тиск від 3 до 6,5 ГПа, в той час як павутина витримує всього 1,3-4 ГПа. Для порівняння: стебло бамбука здатне витримати тиск в 1 ГПа, а кістки і зуби людини - всього 0,5-0,7 ГПа.

Вчені припускають в статті видання Journal of the Royal Society Interface, що секрет міцності зуба морських блюдечок криється в волокнистих структурах, що утворюють його. Через таку будову навіть невеликий розмір зразків не вплинув на характеристики міцності дослідженого матеріалу.

В зубах равликів дослідниками Туманного Альбіону були виявлені композитні волокна, які в тисячі разів тонші, ніж штучні нановолокна, що використовуються при виготовленні куленепробивних жилетів, літаків і велосипедних рам.



Біологічні композити являють собою суміш оксиду заліза з мінером гетитом і з'єднанням хітином. Тобто, по суті, це природний аналог міцного пластику.

Гетит сам по собі не найміцніший матеріал - він би легко зламався об скелі при ударі. Однак еластичні волокна хітинової матриці в поєднанні з гетитом надають матеріалу міцності і жорсткості. Волокна зубів блюдечок здатні витримати величезне навантаження: якщо б на одну паличку спагетті з цього матеріалу навісили мішки з цукром загальною вагою 1500 кілограмів, то вона б при цьому не зламалася.

Тепер Барбер сподівається знайти способи створення міцного природного матеріалу в лабораторних умовах. Він вважає, що павутину вкрай складно виготовити штучним чином, а ось волокна зубів морських блюдечок цілком можна виготовляти за допомогою тривимірного друку.

---

© знайдено в мережі