Schneckenzähne schlagen Spinnenseide als stärkstes Material der Natur
Meeresschnecken, allgemein Napfschnecken genannt, klammern sich hartnäckig an Felsen, während Wellen sie schlagen. Sie können sich mit einer Kraft von 75 Pfund pro Quadratzoll festklemmen, indem sie ihren muskulösen Mollusken- „Fuß“ und ein chemisches Sekret verwenden. Aber selbst diese Leistung ist nicht so atemberaubend wie ihre Fähigkeit, Gestein zu zermahlen, während sie füttern, mit einer zahnbesetzten Zunge namens Radula. Jetzt haben die Schnecken ihren harten Straßenkredit mit Hilfe von Ingenieuren in den USA erhöht.K., der entdeckte, dass die Zähne dieser Schnecken aus dem stärksten natürlichen Material bestehen.
Spinnenseide, oft mit Kevlar verglichen, hat mit ihren harten und dennoch flexiblen Kräften begeistert. Aber wenn getestet, das Zahnmaterial war, im Durchschnitt, etwa fünfmal stärker als die meisten Spinnenseide, berichtet BBC News. Dies macht es zum stärksten natürlichen Material der Erde. Tests im Labor ergaben, dass es einem Druck standhalten kann, der Kohlenstoff in Diamant verwandeln würde. Das ist vergleichbar mit einem einzigen Strang Spaghetti, der etwa 3.300 Ein-Pfund-Säcke Zucker hält, sagte der Hauptautor der Studie, Asa Barber von der University of Portsmouth, der BBC. Für die Wissenschaft berichtet David Shultz:
Wissenschaftler entdeckten, dass die Zähne aus einer Mischung von Goethit (einem eisenhaltigen Kristall) Nanofasern bestehen, die in einer Proteinmatrix eingeschlossen sind. Trotz ihrer erstaunlichen Stärke passen die Zähne nicht ganz zu den stärksten von Menschen hergestellten Materialien wie Graphen, aber der obere Bereich des neuen Materials bringt es weit vor Kevlar und auf Augenhöhe mit den hochwertigsten Kohlefasern.
Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse im Journal of the Royal Society Interface. Wenn Sie nach dem stärksten Gesamtmaterial auf der Erde suchen, ist Diamant eine gute Vermutung, aber wieder schlagen künstliche Nanomaterialien es. Und es gibt auch zwei seltene, natürliche Materialien, die mehr Stress aushalten können als Diamant, berichtet New Scientist.
Eines davon — Wurtzit—Bornitrat – hat auf atomarer Ebene eine diamantartige Anordnung. Während Diamanten nur aus Kohlenstoff bestehen, enthält Wurtzit-Bornitrat (wie der Name schon sagt) auch Bor und Stickstoff. Der andere — Lonsdaleit – ist alles Kohlenstoff, hat aber eine hexagonale Struktur. (Diamant ist kubisch. Lonsdaleit kann entstehen, wenn graphithaltige Meteoriten auf die Erde stürzen, und es kann 58 Prozent mehr Stress aushalten als Diamant.
Harte und starke, aber dennoch flexible Materialien bieten attraktive Eigenschaften für Ingenieure, die die nächste Generation von Materialien, Strukturen und sogar Maschinen bauen möchten. Jetzt wenden sie sich an die Schnecken als die neuesten potenziellen Naturberater für diese Projekte.Anmerkung des Herausgebers 5. April 2017: Wie von einem unserer Leser mit Adleraugen, Tom Tonon, hervorgehoben, könnte die Terminologie in dieser Geschichte bei einigen Lesern Verwirrung stiften. Es gibt viele verschiedene wissenschaftliche Begriffe, die verwendet werden, um die Fähigkeit eines Objekts zu beschreiben, sich zu verbiegen oder auseinander zu brechen, von denen jeder subtile Unterschiede aufweist. In diesem Artikel verwenden wir die Begriffe Zähigkeit und Festigkeit, um uns auf die Zugfestigkeit des Objekts zu beziehen — die Fähigkeit eines Objekts, dem Auseinanderziehen zu widerstehen. Dies unterscheidet sich von der Druckfestigkeit, die beschreibt, wie viel Quetschen ein Objekt aushalten kann. Die obige Diskussion von Wurtzit-Bornitrat bezieht sich nicht auf die Zugfestigkeit, sondern auf die Härte des Materials, dh seine Fähigkeit, Kratzern oder Schneiden zu widerstehen.