Британскими инженерами установлено, что «зубы» моллюска «пателла», которого называют также «морским блюдцем», состоят из самого прочного биологического материала, когда-либо тестировавшихся учеными. Этот моллюск питается при помощи языка, который ученые называют «радулой» или теркой. Эта радула усеяна мелкими зубчиками, которые предназначены для соскабливания пищи с подводных камней, лежащих в зоне приливов и отливов. Данные микроскопические зубчики настолько тверды, что царапают камни, с которыми соприкасаются.
Исследование ученых и его результаты
Согласно опубликованному в Royal Society's Journal Interface исследованию, эти зубчики состоят из специфичного минерально-белкового композита, его мелкие фрагменты и были протестированы исследователями в лабораторных условиях. В результате было установлено, что композит этот прочнее даже «шелка» паучьей сети, не говоря уже о любых других искусственных материалах. Исследователи предположили, что секрет такой сверхъестественной прочности скрыт в необычайно тонких, крепких и сложно организованных белково-минеральных волокнах. Они содержат железо-подобный минерал гетит, частицы которого и встроены в белковую основу. Данное строение напоминает углеродные волокна, используемые для укрепления пластика. Данное открытие может стать поводом для улучшения качества уже созданных людьми композитов, которые используются как в авиастроении и конструкциях автомобилей и судов, так и в выпуске зубных пломб.
Откуда ученые черпают вдохновение
Огромным источником вдохновения для инженеров являются живые существа, говорит ведущий автор исследования доктор Эйса Барбер (Asa Barber, Портсмутский Университет). Зубы моллюска пателлы состоят из тончайших волокон, которые "упакованы" в супер сложную трехмерную структуру. Теперь ученые думают над тем, как именно использовать открытые принципы этой структуры в своих собственных конструкциях.
Суть проведенных опытов
Размер зубчика морского блюдца - меньше миллиметра, но доктор Барбер с коллегами исхитрились поместить выделенные из них фрагменты в специальный прибор - миниатюрную установку для растяжения. Он помог максимально точно определить прочность помещенных волокон на разрыв. При этом средняя толщина испытываемого образца была в сто раз тоньше диаметра человеческого волоса. Свободный конец волокна приклеили к особому рычажку, на который был нацелен объектив атомного микроскопа, а затем инженеры приложили силу натяжения, доведя волокна до разрыва. Полученная величина усилия, рассчитанного для материала зубчиков по итогам теста, выдало величину в среднем равную около 5 гигапаскалей (GP), а это в пять раз выше, чем сила разрыва паучьего шелка.
