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Le cheveu mince tend à être plus intense que profondément le cheveu, expositions d'étude

En dépit d'être quatre fois plus profondément que des cheveux, cheveu d'éléphant est seulement demi comme intense--c'est juste un trouvant des chercheurs étudiant la force de cheveu de beaucoup de différents mammifères. Leur travail, étant évident dans le 11 décembre publiant de papier dans la question de tourillon, prouve que le cheveu mince tend à être plus intense que profondément le cheveu à cause de la manière dont il brise.

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« Nous avons été très étonnés par le résultat, » dit le premier l'auteur Wen Yang, un chercheur nanoengineering à l'Université de Californie, San Diego. « Puisque, intuitivement, nous penserions le cheveu épais est plus intense. Les matériaux naturels ont subi des milliers d'années d'évolution, ainsi à nous, ces matériaux sont très bien développés. Nous espérons apprendre de la nature et développer les produits synthétiques avec les propriétés comparables. »

Les études précédentes ont constaté que les cheveux ont la force comparable à celle de l'acier une fois réglés à la densité. C'est à cause de la structure hiérarchisée du cheveu : des cheveux se composent de couche extérieure appelée la cuticle qui enroule autour d'un cortex intérieur fait de beaucoup de petites fibres jointes par les liaisons chimiques. Dans chaque fibre, il y a encore de plus petites fibres encastrées. Cette conception structurelle permet au cheveu, qui est fait de protéines, d'être résistant à la déformation.

Yang et son équipe, y compris des chercheurs des groupes de Meyers et de Ritchie à l'Université de Californie, San Diego, et Université de Californie, Berkeley, étaient curieux si le cheveu d'autres animaux partage les caractéristiques assimilées. Ils ont rassemblé des échantillons de cheveu de huit mammifères différents, y compris des êtres humains, des ours, des verrats, des chevaux, des capybaras, des javelinas, des girafes, et des éléphants. Ces poils varient dans l'épaisseur : les cheveux sont aussi légèrement que le μm 80 de diamètre, alors que ceux des éléphants et des girafes sont plus de μm 350 de diamètre.

Les chercheurs ont attaché différentes boucles de cheveu à une machine qui les a graduellement séparées jusqu'à ce qu'elles se soient brisées. À leur surprise, ils ont trouvé que le cheveu mince pouvait supporter une tension plus grande avant qu'il ait brisé comparé au cheveu épais. Ce également appliqué aux poils à partir de la même substance. Par exemple, le cheveu mince d'un enfant était plus intense que plus profondément le cheveu d'un adulte.

En étudiant les poils cassés utilisant un microscope électronique de lecture, l'équipe a trouvé cela bien que la plupart des poils partagent une structure assimilée, ils a enfoncé différentes voies. Les poils avec un μm que 200 plus grand de diamètre, de ce type des verrats, des girafes et des éléphants, tendent à se briser en mode normal de fracture, une interruption propre assimilée à ce qui se produirait si une banane enfonce le milieu. Poils qui sont plus minces que le μm 200, de ce type des êtres humains, des chevaux et des ours, interruption en mode de cisaillement. L'interruption est inégale, comme quand une succursale d'arbre est étée enclenchée dans une tempête. La distinction dans le circuit de fissure est parce que les éléments structurels dans différents poils agissent l'un sur l'autre différemment.

La « tonte est quand de petites fissures de zig-zag sont formées dans le matériau en raison de la tension, » Yang dit. « Ces fissures propagent alors, et pour quelques matériaux biologiques, l'échantillon n'est pas complet brisé jusqu'à ce que les petites fissures se réunissent. Si les cisaillements d'un matériau, il signifie il peut supporter une tension plus grande et est ainsi plus dur qu'un matériau qui remarque une fracture normale. »

La notion d'être épais plus faible que n'est pas légèrement exceptionnel, et nous ont trouvé cela se produire en étudiant les matériaux cassants aiment des fils en métal. C'est réellement une chose statistique, qui est une plus grande pièce aura une possibilité plus grande de avoir une défectuosité. C'est un morceau étonnant pour voir ceci dans le cheveu car le cheveu n'est pas un matériau cassant, mais nous pensons qu'il est pour la même raison. »

Robert Ritchie, co-auteur à l'Université de Californie, Berkeley

Les chercheurs croient que leurs découvertes pourraient aider des scientifiques à concevoir de meilleurs matériaux synthétiques. Mais Yang indique que la fabrication matérielle inspirée par bio de son équipe est toujours à son enfance. Les technologies actuelles ne peuvent pas encore produire les matériaux qui sont aussi parfaits que le cheveu et avoir une structure hiérarchisée sophistiquée.

« Il y a beaucoup de défis en matériaux synthétiques que nous n'avons pas eu une solution pour, de la façon fabriquer les matériaux très minuscules à la façon reproduire les obligations entre chaque couche comme vu dans le cheveu naturel, » Yang indique. « Mais si nous pouvons produire les métaux qui ont une structure hiérarchisée comme cela du cheveu, nous pourrions produire les matériaux très intenses, qui pourraient être employés comme câbles de sauvetage et pour des constructions. »

Source:
Journal reference:

Yang, W., et al. (2019) On the strength of hair across species. Matter. doi.org/10.1016/j.matt.2019.09.019.