Vědci porovnali sílu lidských vlasů a sloní vlny

Obsah:

Vědci porovnali sílu lidských vlasů a sloní vlny
Vědci porovnali sílu lidských vlasů a sloní vlny
Anonim

Američtí fyzici poprvé porovnávali pevnost, pružnost a další fyzikální vlastnosti vlasů a vlny různých druhů savců. Bylo zjištěno, že lidské vlasy jsou mnohem silnější než sloní, a to navzdory čtyřnásobnému rozdílu v tloušťce. Výzkum publikoval vědecký časopis Matter.

To nás velmi překvapilo - z intuitivního hlediska platí, že čím jsou vlasy silnější, tím by měly být silnější. Příroda tyto materiály zdokonalovala po miliony let a doufáme, že se nám podaří vytvořit syntetické analogy nejsilnější vlasy se srovnatelnými vlastnostmi, “řekl Wen Yang, jeden z autorů studie, nanotechnolog z Kalifornské univerzity v San Diegu (USA).

V posledních několika letech se zástupci různých exaktních věd snaží přizpůsobit „produkty evoluce“tak, aby vytvářely nové technologie a zařízení, studovaly strukturu různých orgánů těla nebo tajemství práce různých „supervelmocí“zvířata.

Dikobrazové jehly a bradavky parazitických červů pomohly americkým fyzikům vytvořit dokonale ostré lékařské jehly a velmi lepivou lékařskou sádru a kanadští vědci vyrobili sklo 200krát odolnější a odhalily principy stavby měkkýšů. Podobně gecko tlapky pomohly nanotechnologům vytvořit extrémně lepivou lepicí pásku, která funguje pod vodou.

V tomto ohledu, jak poznamenal Wen Yang a jeho kolegové, jsou lidské vlasy stejně zajímavé pro fyziky. Na jedné straně mají stejnou sílu na gram hmotnosti jako ocelový drát, odolávají tlaku dva tisíce atmosfér. V tomto případě však mohou být vlasy ještě jednou a půl nataženy, aniž by došlo k přerušení nebo zhoršení jejich mechanických vlastností.

Vynalezeno přírodou

Kalifornští fyzici před rokem odhalili tajemství své síly a zjistili, že vlasy se skládají ze dvou vrstev nanočástic bílkovinného keratinu. Jsou uspořádány do speciálních vzorů, díky nimž se vlasy začínají chovat jako med nebo jiné viskózní kapaliny. Tyto látky se stanou tuhými a silnými, když se je pokusíte ostře natáhnout, ale zároveň jen těžko odolávají pomalému působení síly.

Poté, co vědci objevili složitou strukturu lidských vlasů, rozhodli se vyzkoušet, zda se v tomto ohledu liší od vlny jiných savců, která má zcela jinou délku, tloušťku a roli v životě těchto zvířat. Za tímto účelem provedli vědci podobnou sérii měření a experimentů pomocí štětin, vlny a srsti slona, medvědů, koní, divočáků, kapybar, pekařů a žiraf.

Tyto experimenty odhalily několik neočekávaných věcí, které vědci neočekávali. Wen Yang a její kolegové například zjistili, že struktura a reakce vlasů na mechanickou deformaci se u různých skupin zvířat velmi liší, a to navzdory podobné velikosti srsti.

Zejména struktura štětin u jihoafrických savců, kapybar a pekariů se výrazně lišila od toho, jak byla uspořádána jednotlivá vlněná vlákna jejich vzdálených „bratranců“ze Starého světa. Kvůli těmto rozdílům se vlasová linie čtyřnohých obyvatel Nového světa tolik nenatahovala, ale celkově byla o něco silnější než u ostatních „účastníků“experimentu.

Stejně tak sloní štětiny a žirafí srst byly navzdory své větší tloušťce vláken znatelně horší než jemné lidské vlasy a medvědí srst v síle a pružnosti. Obecně platí, že čím jsou vlasy silnější, tím byly oba tyto ukazatele nižší a tento vztah funguje nejen při porovnávání různých zvířat, ale také různých typů vlasů u stejného druhu savců.

Tuto anomálii lze podle fyziků vysvětlit skutečností, že síla chloupků je velmi závislá na přítomnosti různých defektů v jejich tloušťce, jejichž počet rychle roste se zvětšováním průměru vlasů. Další studie struktury vlasů různých druhů savců, Wen Yang a její kolegové doufají, jim pomůže pochopit, jak lze tento biomateriál kopírovat a používat k vytváření ultrapevných, flexibilních, ale přesto velmi lehkých syntetických materiálů.

Doporučuje: