Aviso: Esta página é uma tradução automática da página original em inglês. Por favor note uma vez que as traduções são geradas por máquinas, não tradução tudo será perfeita. Este site e suas páginas da Web destinam-se a ler em inglês. Qualquer tradução deste site e suas páginas da Web pode ser imprecisas e imprecisos no todo ou em parte. Esta tradução é fornecida como uma conveniência.

O cabelo fino tende a ser mais forte do que densamente o cabelo, mostras do estudo

Apesar de ser cabelo do que humano de quatro vezes mais densamente, cabelo do elefante é somente meio como forte--aquele é apenas um que encontra dos pesquisadores que estudam a força do cabelo de muitos mamíferos diferentes. Seu trabalho, parecendo em um 11 de dezembro de publicação de papel na matéria do jornal, mostra que o cabelo fino tende a ser mais forte do que densamente o cabelo devido à maneira que quebra.

O cabelo fino tende a ser mais forte do que densamente o cabelo, mostras do estudo

“Nós fomos surpreendidos muito pelo resultado,” diz primeiro autor Wen Yang, um pesquisador nanoengineering no University of California, San Diego. “Porque, intuitiva, nós pensaríamos o cabelo grosso é mais forte. Os materiais naturais submeteram-se a milhares de anos de evolução, assim que a, estes materiais são-nós muito aperfeiçoados. Nós esperamos aprender da natureza e desenvolver produtos sintéticos com propriedades comparáveis.”

Os estudos precedentes encontraram que o cabelo humano tem a força comparável àquela do aço quando ajustado para a densidade. Isto é devido à estrutura hierárquica do cabelo: o cabelo humano é compor de uma camada exterior chamada a cutícula que envolve em torno de um córtice interno feito de muitas fibras pequenas ligadas por ligações químicas. Dentro de cada fibra, há mesmo fibras menores encaixadas. Este projecto estrutural permite que o cabelo, que é feito das proteínas, seja resistente à deformação.

Yang e sua equipe, incluindo pesquisadores dos grupos de Meyers e de Ritchie no University of California, San Diego, e University of California, Berkeley, eram curiosos se o cabelo de outros animais compartilha de características similares. Recolheram amostras do cabelo de oito mamíferos diferentes, incluindo seres humanos, ursos, varrões, cavalos, capybaras, javelinas, girafas, e elefantes. Estes cabelos variam na espessura: o cabelo humano é tão finamente quanto o μm 80 no diâmetro, quando aqueles dos elefantes e dos girafas estiverem sobre o μm 350 no diâmetro.

Os pesquisadores amarraram costas individuais do cabelo a uma máquina que as separasse gradualmente até que quebraram. A sua surpresa, encontraram que o cabelo fino podia resistir a maior tensão antes que quebrou comparado ao cabelo grosso. Este igualmente aplicado aos cabelos da mesma espécie. Por exemplo, o cabelo fino de uma criança era mais forte do que mais densamente o cabelo de um adulto.

Estudando os cabelos quebrados usando um microscópio de elétron da exploração, a equipe encontrou aquela embora a maioria de cabelos compartilhassem de uma estrutura similar, eles quebrou em maneiras diferentes. Os cabelos com um μm de 200 maior do diâmetro, tal como aqueles dos varrões, girafas e elefantes, tendem a quebrar em um modo normal da fractura, uma ruptura limpa similar ao que aconteceria se uma banana quebra no meio. Cabelos que são mais finos do μm 200, tal como aqueles dos seres humanos, dos cavalos e dos ursos, ruptura em um modo de tesoura. A ruptura é desigual, como quando um ramo de árvore é agarrado em uma tempestade. A distinção no trajecto de rachamento é porque os elementos estruturais nos cabelos diferentes interagem diferentemente.

“Cortar é quando as rachaduras pequenas do ziguezague são formadas dentro do material em conseqüência do esforço,” Yang diz. “Estas rachaduras propagam então, e para alguns materiais biológicos, a amostra não se quebra completamente até que as rachaduras pequenas se encontrem. Se as tesouras de um material, ele significam pode suportar a maior tensão e é assim mais resistente do que um material que experimente uma fractura normal.”

A noção de ser grosso mais fraca do que não é finamente incomum, e nós encontramos aquela acontecer ao estudar materiais frágeis gostamos de fios de metal. Esta é realmente uma coisa estatística, que seja uma parte mais grande tenha uma possibilidade maior de ter um defeito. É um bit surpreendente para ver isto no cabelo porque o cabelo não é um material frágil, mas nós pensamos que é devido à mesma razão.”

Robert Ritchie, co-autor no University of California, Berkeley

Os pesquisadores acreditam que seus resultados poderiam ajudar cientistas a projectar melhores materiais sintéticos. Mas Yang diz que a fabricação material bio-inspirada da sua equipe é ainda em sua infância. As tecnologias actuais não podem ainda criar os materiais que são tão muito bem quanto o cabelo e ter uma estrutura hierárquica sofisticada.

“Há muitos desafios em materiais que sintéticos nós não tivemos uma solução para, de como fabricar materiais muito minúsculos a como replicate as ligações entre cada camada como visto no cabelo natural,” Yang diz. “Mas se nós podemos criar os metais que têm uma estrutura hierárquica como aquele do cabelo, nós poderíamos produzir os materiais muito fortes, que poderiam ser usados como cordas do salvamento e para construções.”

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.