Морской еж поощряет новые идеи для легких материалов

Дирк Мутер – доцент в Отделе исследовательской группы NanoGeoScience Химии. Он возглавил проект, который теперь теперь издан в Протоколах Biomaterialia под заголовком, «Микроструктура и микромеханика сердечного пострела проверяют от томографии рентгена».Сердечные пострелы (Echinocardium cordatum), также известный как морской картофель, измеряют до 5 см в диаметре, сердечной формы и прячутся в песке.

Они расширяют канал, чтобы питаться органическими частицами от вод выше их норы. Как «обычные» морские ежи, эти «неправильные» сердечные пострелы – мягкие существа, которые используют их экзоскелеты карбоната кальция, чтобы защитить их в других отношениях съедобные тела от хищничества. И как оказалось, их раковины неожиданно прочны.Идея изучить сердечные раковины пострела рассветала на отдыхающего Мутера, в то время как он спускался с хорватского пляжа.

Тонкие как бумага раковины пострела были вымыты на пляж, и Мутер заметил, что у них было удивительно немного пятен несмотря на то, чтобы быть настолько тонким.Чтобы понять крепкие раковины карбоната кальция, Muter и его коллеги использовали относительно новую технологию, названную микротомографией рентгена.

Техника использовалась, чтобы создать трехмерные изображения материального содержания, не имея необходимость разбивать раковины в части. Изображения рентгена так прекрасны, что возможно отличить структуры меньше, чем тысячного из миллиметра. Эта сверхчеткая резолюция оказалась решающей в понимании силы раковины.Любой, кто когда-либо ломал кусок мела, знает, что карбонат кальция хрупок.

И, сердечные раковины пострела состоят из большего количества воздуха, чем мел. На самом деле, поскольку каждый встает близко к материалу раковины, он начинает напоминать мыльную пену.

Материал состоит из невероятного количества микроскопических впадин, скрепляемых тонким карбонатом кальция (мел) распорки. Есть между 50 000 и 150 000 распорок за кубический миллиметр, и в некоторых областях, материал состоит из 70%-го воздуха.

Карбонат кальция может быть многими вещами от упорного мрамора до мягкого и несколько хрупкого мела, который мы используем, чтобы написать с. В то время как сердечные раковины пострела и написание мела разделяют подобную пористость, раковины пострела до шести раз более сильны, чем мел. Исследования Мутера демонстрируют, что у сердечных раковин пострела есть структура, которая приближается к теоретическому идеалу для силы структуры пены – необходимость для существа, которое развилось, чтобы противостоять жизни менее чем 10 метров воды и дополнительные 30 сантиметров песка.

Мутер объясняет, что к их большому удивлению, сердечная сила раковины пострела изменилась между регионами раковины из-за больших или меньших концентраций распорок в определенных регионах, не из-за разбавителя или более толстых распорок.«Мы нашли пример удивительно простого строительного принципа. Это – легкий способ построить материалы. Это допускает большое изменение в структуре и силе.

И, это очень почти оптимально с механической точки зрения», заявляет доцент Дирк Мутер.Muter и его коллеги NanoGeoScience ожидают, что их новое понимание будет служить, чтобы улучшить шок – впитывающие материалы среди других результатов.


Блог обо всем