Образец радулы для измерения прочности на растяжение, закрепленный на кантилевере.
читать дальше
Сотрудники Университета Портсмута в Великобритании обнаружили новых рекордсменов прочности среди биологических объектов. Ими оказались морские блюдечки — брюхоногие моллюски, чьи композитные минерально-органические зубы по прочности уступают только нескольким искусственным материалам вроде графена и углеродных нанотрубок. Исследование опубликовано в журнале Journal of Royal Society Interface (на момент написания заметки полный текст статьи был недоступен), кратко ее содержание прочитать в пресс-релизе Университета.
Морские блюдечки — группа морских брюхоногих моллюсков, которые обитают в приливно-отливной зоне и питаются водорослями, которых соскребают с поверхности камней. Как и у всех моллюсков, у морских блюдечек для этого имеется радула — вырост на языке, состоящий из множества минерализованных «зубов». Эти выросты, конечно, не гомологичны зубам позвоночных, но выполняют сходную функцию.
Ранее ученые установили, что радула морских блюдечек представляет собой композитный материал: внутри ее пронизывает множество прочных волокон, образованных железосодержащим минералом гётитом, а связывает волокна друг с другом белковый матрикс.
Радула морского блюдечка
Авторам новой работы впервые удалось проверить прочность материала радулы морских блюдечек. Для этого ученые вырезали из фрагмента материала микроскопический образец гантелеобразной формы, который затем приклеили к кантилеверу атомно-силового микроскопа. Кантилевер (зонд или «игла») микроскопа позволяет ощупывать предметы; по его деформации можно рассчитать степень механической нагрузки, которую испытывает образец до разрыва.
В ходе нескольких экспериментов с разными образцами радулы оказалось, что ее прочность на разрыв составляет примерно 5 тысяч мегапаскаль. Для сравнения, прочность на разрыв предыдущего рекордсмена среди биологических материалов – шелка пауков – составляет 1000 мегапаскаль, алмаза – 2800 мегапаскаль, кевлара – 3757 мегапаскаль. Большей прочностью, чем у зубов морского блюдечка, обладают всего несколько материалов. Это полибензоксазолон (5800 МПа) монокристаллы кремния (7000 МПа), нанотрубки из углерода и нитрида бора (10000-33000 МПа) и, конечно, графен (130000 Мпа).
Авторы работы планируют воспроизвести уникальные механические характеристики радулы в искусственном материале, создание которого уже началось. Следует отметить, что ранее шелк пауков уже стал объектом множества физических и химических исследований, так что в ближайшее время можно ожидать рост интереса уже к радуле моллюсков. Александр Ершов
