Kategorie BiologiaNauka

3 najbardziej wytrzymałe materiały w przyrodzie. Jeden z nich znajduje się w ludzkim organizmie

Człowiek na swoje potrzeby wytworzył wiele wytrzymałych materiałów. Jednakże niejednokrotnie szuka inspiracji wśród przyrody, albowiem wiele biologicznych struktur zaskakuje swoją odpornością.


Pajęcza nić

Wytrzymałość nici wytwarzanych przez pająki do dziś zaskakuje naukowców. Pojedyncza nić jest 5 razy wytrzymalsza od stali tej samej grubości. Do tego jest bardzo elastyczna i potrafi się rozciągnąć o 40 proc. nie pękając. W rzeczywistości pajęczy jedwab składa się z tysięcy nanodrutów o średnicy zaledwie 20-milionowych milimetra. To sprawia, że sieć jest tak wytrzymała.

3 najbardziej wytrzymałe materiały w przyrodzie. Jeden z nich znajduje się w ludzkim organizmie

Do tego to włókno powstające w gruczołach przędnych praktycznie nie gnije. Dzieje się tak, ponieważ bakterie, które wspomagałyby rozkład, nie są w stanie uzyskać dostępu do azotu jedwabiu, składnika odżywczego potrzebnego mikrobom do wzrostu i rozmnażania zawartego w sieci. Cechuje go także wodoodporność.

Naukowcy z University of Cambridge w 2017 roku stworzyli nowy materiał, który naśladuje siłę, rozciągliwość i zdolność pochłaniania energii pajęczyny. Te włókna laboratoryjne są tworzone z materiału zwanego hydrożelem, który składa się w 98% z wody i 2% z krzemionki i celulozy. Jego wytwarzanie jest bardzo przyjazne dla środowiska, albowiem można je wytwarzać w temperaturze pokojowej bez chemicznych rozpuszczalników.


Szkliwo naszych zębów

Szkliwo naszych zębów składa się z 96–98% z materii nieorganicznej w postaci kryształów dwuhydroksyapatytu. To powoduje, że jest ono najbardziej wytrzymałą tkanką naszego ciała i jedną z najtwardszych w przyrodzie. Jego odporność na zgniatanie wynosi od 100 do 380 megapaskali, choć szacuje się, że wartość ta może dochodzić nawet do 400.

3 najbardziej wytrzymałe materiały w przyrodzie. Jeden z nich znajduje się w ludzkim organizmie

Twardość według Knoopa oceniono na 343 kg/mm2 a w skali Mohsa 5-6. Jakim psują się przez słodycze? Cóż to wina… bakterii. Cukier w jamie ustnej to dogodne środowisko do rozwoju bakterii próchnicy. Uszkodzenie następuje przez wytwarzanie kwasów w wyniku metabolizowania cukrów przez wspomniane bakterie. Wówczas struktura zęba ulega degeneracji.

Zęby ślimaka

Okazuje się, że najwytrzymalszym materiałem w przyrodzie są zęby bezkręgowca z rodziny patellogastropoda. Te stworzenia są ślimakami morskimi i zwykle określa się je mianem skałoczepów. Za pomocą swoich zębów zeskrobują pożywienie ze skał. W trakcie testów wytrzymałości uzyskały one wyniki w granicach pięciu gigapaskali.

3 najbardziej wytrzymałe materiały w przyrodzie. Jeden z nich znajduje się w ludzkim organizmie

Porównując to do bardziej namacalnego przykładu, to tak jakby nitka spaghetti utrzymywała ładunek o wadze 1360 kilogramów. Naukowcy już pracują nad skopiowaniem tego materiału oraz wykorzystaniu go do produkcji pojazdów, oraz elementów budownictwa. Kto by się spodziewał, że tak niepozorne stworzenia skrywają takie właściwości.


Źródła: royalsocietypublishing.org, jeb.biologists.org, pubs.acs.org, www.sciencedirect.com, www.pnas.org