Nanoszerkezete teszi ellenállóvá az osztriga páncélját

A különleges struktúra egy napon újfajta, ultrakönnyű és átlátszó védőfelszerelések, illetve védőöltözékek gyártásához nyújthat segítséget.

Nanoszerkezete teszi ellenállóvá az osztriga páncélját

Csendes-óceánban honos lepénykagyló (Placuna placenta) különleges héját az emberiség régóta használja különböző célokra. A héj annyira lapos, kerek és átlátszó, hogy időnként üveg helyett is felhasználják, őrölve pedig ezüstös hatású festék készíthető belőle. Az MIT munkatársainak legújabb kutatása pedig arra derített fényt, hogy a lepénykagylót kívülről borító réteg mindezeken túl a világ egyik leghatékonyabb páncélja is: könnyű, átlátszó, és mégis rendkívül erős anyag. Ha képesek lennénk valami hasonló legyártására, hihetetlen védőruházatokat és védőfelszereléseket készíthetnénk az anyagból.

Az osztrigafélék közé tartozó lepénykagyló héja 99 százalékban kalcitból áll, a maradék egy százalékot pedig szerves anyagok teszik ki, így a páncél ellenállóképessége rendkívül meglepő. Ami még érdekesebb, a héj erős ütések után is átlátszó marad, ami az ember alkotta üvegek és műanyagok többségéről nem mondható el, hiszen a sérülések okozta repedések gyorsan szétterjednek az anyagban, rontva annak optikai tulajdonságait.

A tiszta kalcit meglehetősen könnyen törik, így a lepénykagyló héja nem egyszerűen anyagának, hanem szerkezetének köszönheti erejét: a szakértők vizsgálataiból kiderült, hogy vékony rétegek építik fel, amelyek a fizikai stressz hatására képesek átrendeződni, és így elkerülni a tartós károkat. Gyakorlatilag az összes különleges tulajdonság ennek a nanoszerkezetnek köszönhető: a struktúra átlátszóvá teszi a héjat, elnyeli és szétszórja a beérkező erőhatásokat, és helyi szinten jelentős mértékű visszafordítható deformációt tesz lehetővé.

A szakértők gyémánthegyű eszközökkel igyekeztek megsérteni a héj felületét, majd elektronmikroszkóp alatt vizsgálták próbálkozásaik eredményét. Ennek során kiderült, hogy a szerkezet képes izolálni a károsodást, mégpedig az ikresedésnek nevezett folyamat révén: a sérülés helyén található kalcitkristályok két-két, egymással tükörszimmetrikus kisebb kristályra hasadnak szét. Az ikresedés eredményeként egy ikerkristályokból álló határvonal képződik a sérülés körül, ami megakadályozza annak tovaterjedését a struktúrában.

A folyamat kulcsszerepet játszik az erőhatás elnyelésében is: a kristályok hasadása nyomán a köztük elhelyezkedő vékony szerves anyagrétegek megnyúlnak, és ezzel segítenek megőrizni a környező anyag mechanikai és optikai integritását, mondják a kutatók. Az anyag így tízszer hatékonyabb a fizikai erőhatások energiájának ártalmatlanná tételében, mint a tiszta kalcit. Az alább látható felvételen az egyik kutató egy kagylóhéj és egy kalcitdarab erejét teszi próbára.

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward