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El pelo fino tiende a ser más fuerte que densamente el pelo, demostraciones del estudio

A pesar de ser cuatro veces más densamente que el cabello humano, pelo del elefante es solamente medio como fuerte--ése es apenas uno que encuentra de los investigadores que estudian la fuerza del pelo de muchos diversos mamíferos. Su trabajo, apareciendo en el 11 de diciembre que publica de papel en la materia del gorrón, muestra que el pelo fino tiende a ser más fuerte que densamente el pelo debido a la manera que rompe.

El pelo fino tiende a ser más fuerte que densamente el pelo, demostraciones del estudio

“El resultado muy nos sorprendimos,” dice a primer autor Wen Yang, investigador nanoengineering en la Universidad de California, San Diego. “Porque, intuitivo, pensaríamos el pelo grueso es más fuerte. Los materiales naturales han experimentado millares de años de evolución, así que a nosotros, estos materiales se desarrollan muy bien. Esperamos aprender de la naturaleza y desarrollar productos sintetizados con las propiedades comparables.”

Los estudios anteriores han encontrado que el cabello humano tiene fuerza comparable a la del acero cuando está ajustado según densidad. Esto está debido a la estructura jerárquica del pelo: el cabello humano se compone de una capa exterior llamada la cutícula que envuelve alrededor de una corteza interna hecha de muchas pequeñas fibras conectadas por los vínculos químicos. Dentro de cada fibra, hay incluso fibras más pequeñas embutidas. Este diseño estructural permite que el pelo, que se hace de proteínas, sea resistente a la deformación.

Yang y sus personas, incluyendo investigadores de los grupos de Meyers y de Ritchie en la Universidad de California, San Diego, y Universidad de California, Berkeley, eran curiosos si el pelo de otros animales comparte características similares. Cerco muestras del pelo a partir de ocho diversos mamíferos, incluyendo seres humanos, osos, verracos, caballetes, capybaras, javelinas, jirafas, y elefantes. Estos pelos varían en espesor: el cabello humano está tan ligeramente como el μm 80 en diámetro, mientras que los de elefantes y de jirafas están sobre el μm 350 en diámetro.

Los investigadores ataron cabos individuales del pelo a una máquina que los separó gradualmente hasta que se rompieran. A su sorpresa, encontraron que el pelo fino podía aguantar la mayor tensión antes de que se rompiera comparado al pelo grueso. Este también aplicado a los pelos de la misma especie. Por ejemplo, el pelo fino de un niño era más fuerte que más densamente el pelo de un adulto.

Estudiando los pelos fragmentados usando un microscopio electrónico de exploración, las personas encontraron eso aunque la mayoría de los pelos compartan una estructura similar, ellos adaptaron maneras diferentes. Los pelos con un mayor μm de 200 del diámetro, tal como los de verracos, las jirafas y los elefantes, tienden a romperse en una manera normal de la fractura, un interruptor limpio similar a qué suceso si un plátano adapta el centro. Pelos que son más finos del μm 200, tal como los de seres humanos, de caballetes y de osos, interruptor en una manera de resistencia. El interruptor es irregular, como cuando un brazo de árbol se encaja a presión en una tormenta. La distinción en camino que se quiebra es porque obran recíprocamente los elementos estructurales en diversos pelos diferentemente.

El “corte es cuando las pequeñas hendiduras del zigzag se forman dentro del material como resultado de la tensión,” Yang dice. “Estas hendiduras entonces propagan, y para algunos materiales biológicos, la muestra no está rota totalmente hasta que las pequeñas hendiduras se encuentren. Si las cizallas de un material, él significan puede soportar la mayor tensión y es así más resistente que un material que experimente una fractura normal.”

La noción de ser grueso más débil que no es ligeramente inusual, y nosotros hemos encontrado eso el suceso al estudiar los materiales quebradizos tenemos gusto de los alambres de metal. Ésta es real una cosa estadística, que es un pedazo más grande tendrá una mayor posibilidad del tener un defecto. Es una broca asombrosamente ver esto en pelo pues el pelo no es un material quebradizo, pero pensamos que está debido a la misma razón.”

Roberto Ritchie, co-autor en la Universidad de California, Berkeley

Los investigadores creen que sus conclusión podrían ayudar a científicos a diseñar mejores materiales sintetizados. Pero Yang dice que la manufactura material bio-inspirada de sus personas sigue siendo en su infancia. Las tecnologías actuales no pueden todavía crear los materiales que están tan muy bien como el pelo y tener una estructura jerárquica sofisticada.

“Hay muchos retos en materiales sintetizados que no hemos tenido una solución para, de cómo fabricar los materiales muy minúsculos a cómo replegar las ligazones entre cada capa como se ve en el pelo natural,” Yang dice. “Pero si podemos crear los metales que tienen una estructura jerárquica como el del pelo, podríamos producir los materiales muy fuertes, que se podrían utilizar como cuerdas del salvamento y para las construcciones.”

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.