Forskare och iscensätter är ivriga att förstå hemligheten bak ben lättvikts- toughness, så de kan efterapa den i designen av nya material, men föregående studier har avslöjt ett nummer av olik styrkamekanism på olika fjäll av fokuserar, ganska än en singelteori.
Ny forskning från MIT som visas i ett nytt, utfärdar av Nanotechnology avslöjer för den första tiden som den atomistic rollen av ben strukturerar i en tougheningmekanism, som inkorporerar flera föregående föreslagna teorier. Denna mekanism låter för offret av ett litet lappar av den benför att räddningen helheten, förklarar verkar hjälp, därför ben tolererar lilla sprickor, och för att anpassas specifikt för att hysa ben behov för fortlöpande att bygga om från insidan - ut.
”Enar den nyligen upptäckta molekylära mekanismen kontroversiella försök av förklaring av källor av toughnessen av ben, därför att den bekräftar, att två av de tidigare förklaringarna leker huvudroller på det atomistic fjäll,” sade studie författare, Estheren och Harolden E. Edgerton Professor Markus Buehler av MITS Avdelning av Borgerligt och Miljö- Iscensätta. ”Är Det ganska möjligheten att varje fjäll av ben-från det molekylärt upp-har på dess egna tougheningmekanism. Denna hierarkiska fördelning kan vara kritisk till förklaring av den fängslande rekvisitan av ben. Denna kunskap kan lägga fundamentet för nya material planlägger.”,
I Motsats Till syntetmaterialbyggnadsmaterial som ansar för att vara den homogena alltigenom, är ben det heterogena bosatt silkespappret vars celler genomgår konstant ändring. Forskare har klassificerat det grundläggande ben strukturerar in i en hierarki av sju jämnar av ökande fjäll.
Buehler skalade besegrar hans modellerar till det atomistic jämnar, för att se hur molekylpassformen tillsammans-och lika viktigt för materialforskare och iscensätta-hur och när de bryter ifrån varandra. Mer exakt, för att att finna mekanismen bak ben styrka som är betydlig för ett sådan lättvikts- poröst materiellt, såg han hur de kemiska förbindelserna inom och mellan molekylar reagerar till styrka.
Han grundar att de mineralized collagenfibrilsna i jämnt ben 2 göras upp av stränger av att växla collagenmolekylar och konsekvent storleksanpassade hydroxyapatitekristaller. Dessa stränger ”staplas” i vacklad danar tillsammans sådan att kristallerna visas trappa-kliver in konfigurationer. Svaga förbindelser bildar mellan kristallerna, och molekylar både i stränger och mellan stränger.
När pressa, appliceras till tyg-något liknande fibrilsna, några av de svaga förbindelserna mellan collagenmolekylarna, och kristaller bryter och att skapa lilla mellanrum eller sträckta områden i fibrilsna. Detta som sträcker spridningar pressa över ett mer bred område och, skyddar annat, starkare förbindelser inom collagenmolekylen sig själv, som kan avbrottet öppet, om alla pressa fokuserades på dem. Sträckningen också låter den mycket små kristallförskjutningen placera som svar på styrkan, ganska än splittrar, som skulle är det rimliga svaret av en större kristall.