Самый прочный природный материал – зубы моллюска морское блюдечко.

Какой материал природного происхождения является самым прочным? До недавнего времени считалось, что это – паутина. Напомним, что если бы толщина паутины достигала миллиметра, на нее можно было бы подвесить груз массой двести килограммов, в то время как стальная проволока такого же диаметра – максимум до сотни килограммов (а менее прочные разновидности стали – и до тридцати килограммов). Это связано с тем, что паутина состоит из белков спидроинов, молекулы которых имеют большую длину. Но сейчас – не о паутине. Недавно был обнаружен материал, прочность которого превышает ее прочностью.

О самом прочном материале

Морское блюдечко – это название носит целая группа брюхоногих моллюсков, как пресноводных, так и солёноводных, чья раковина и в самом деле похожа на блюдечко, а еще – на вьетнамскую соломенную шляпу (она не свернута в спираль). Однако только одна группа, состоящая из пяти семейств (и еще двух ископаемых), относится к «настоящим морским блюдечкам».

Эти моллюски обитают на подводных скалах неподалеку от берега и имеют… зубы, обладающее поистине невероятной прочностью. Именно при помощи этих зубов «блюдца» отдирают от скал водоросли, являющиеся их основным продуктом питания.

Исследование прочности зубов моллюска проводилось в Саутгемптонском университете. Соответственно, объектом исследования стали местные морские блюдечки. На мысль о возможной твердости зубов моллюска исследователей навели царапины, которые моллюски оставляют на скалах, обгрызая растущие там водоросли.

Длина зуба блюда – около миллиметра, но он искривлен, ученые же посчитали необходимым исследовать свойства неискривленного материала, поэтому для эксперимента были изготовлены образцы, толщина которых составляла одну сотую толщины человеческого волоса, а для его анализа был применен атомно-силовой микроскоп.

Согласно полученным результатам, предел прочности материала, из которого состоят зубы моллюсков, составляет 3-6,5 ГПа, что больше не только предела прочности стали (для особо прочных марок он составляет порядка 1,6 ГПа), но и паутины – примерно на 10%. Для сравнения, зубы человека имеют предел прочности всего 0,5-0,7 ГПа. Материал прочнее кевлара и только немногим уступает по прочности современным углеродоволокнистым материалам.

Что интересно, в отличие от многих других материалов, чья прочность с увеличением размера снижается, прочность материала, из которого состоят зубы «блюдечка», от размера не зависит.

Как предполагают ученые, секрет этой прочности роется в особых волокнистых структурах, из которых состоят зубы. Эти волокна имеют толщину меньше, чем у нановолокон искусственного происхождения, которые используются, в частности, в самолетостроении и для производства пуленепробиваемых жилетов. Благодаря такой толщине они позволяют избегать трещин в материале и ослабления его структуры.

Как отметила одна из исследователей, профессор машиностроения Эйза Барбер, «природа всегда создает совершенную структуру для конкретной механической работы».

Рубрики: Интересное | Дата публикации: 01.03.2015

Комментарии и Отзывы