Научные Работники и инженеры полны страстного желания понять секрет за твёрдостью косточки облегченной поэтому они могут передразнить ее в конструкции новых материалов, но предыдущие изучения показывали несколько различных механизмов прочности на различных маштабах фокуса, вернее чем одиночная теория.
Новое исследование от MIT появляясь в недавний вопрос Нанотехнологии показывает для в первый раз роль структуры косточки атомистической в механизме toughening который включает несколько ранее предложенных теорий. Этот механизм позволяет для поддачи малой части косточки сохранить целый, помощь объясняет почему косточка допускает малые отказы, и кажется, что приспосабливается специфически для того чтобы приспособить потребность косточки для непрерывный восстановлять от внутренности - вне.
«Заново открынный молекулярный механизм унифицирует состязательные попытки объяснять источники твёрдости косточки, потому что он подтверждает что 2 из более предыдущих объяснений играют ключевые роли на атомистическом маштабе,» сказал автору изучения, Есфири и Гарольду E. Edgerton Профессору Markus Buehler Отдела MIT Гражданского и Изучения Влияния Окружающей Среды. «Довольно возможно что каждый маштаб косточк-от молекулярной дальше вверх-имеет свой собственный механизм toughening. Это иерархическое распределение может быть критическим к объяснять интригуя свойства косточки. Это знание может положить учредительство для новых материалов конструирует.»
Не Похож На синтетические строительные материалы, которые клонат быть однородный повсюду, косточка несродная живая ткань клетки которой проходят постоянн изменение. Научные Работники классифицировали структуру косточки основную в иерархию 7 уровней увеличивая маштаба.
Buehler вычислило по маштабу вниз с его модели к атомистическому уровню, для того чтобы увидеть как молекулы приспособленные совместно-и поровну важные для научных работников материалов и инженер-как и когда они ломают врозь. Более точно, найти механизм за прочностью косточки, которая значительна для такого облегченного, пористого материала, он посмотрел как химическые соединения в пределах и между молекулами отвечают к усилию.
Он нашел что минерализированные волоконца коллагена в косточке уровня 2 составлены строк чередуя молекул коллагена и последовательно определенных размер кристаллов hydroxyapatite. Этим строкам «штабелируют» совместно в расположенном ступенями способе такие что кристаллы появляются в конфигурации лестниц-шага. Слабые скрепления формируют между кристаллами и молекулами и в строках и между строками.
Когда давление прикладной к ткан-как волоконца, некоторые из слабых скреплений между молекулами коллагена и кристаллами ломают, создающ малые зазоры или протягиванные области в волоконцах. Это протягивая распространяет давление над более обширной областью и защищает другое, более сильные скрепления самих внутри молекула коллагена, которая могла сломать прямое если полностью давление было сфокусировано на их. Протягивать также препятствует малюсенькому положению переноса кристаллов в ответ на усилие, вернее чем обломок, который был бы правоподобной реакцией более большого кристалла.