Csigahéj az alapja az elméletileg legerősebb páncélnak
TudományA háborúzás évszázadai során a jelen egyik legerősebb védelmét a Kevlar - nagy szilárdságú kompozitanyag - nyújtja.
A fülcsigák kagylóhéjukhoz egy erősen rendezett, téglaszerűen mozaik szerkezetet hoznak létre, mely elméletileg a legerősebb mozaikelrendezés a világon. Marc A. Meyers a kaliforniai egyetem kutatója szerint ezek a "csempék" kalcium-karbonátból vagyis mészkőből állnak, melyeket alul és felül egy vékony proteinréteg borít. A fülcsigák héjának rétegezett szerkezete arra ösztönözte a kutatócsapatot, hogy kifejlesszenek egy teljesen új szintetikus anyagot, a puhatestűeket használva vezetőként. A "fülcsiga kagyló" nem állítja ugyan meg az AK47-es golyót, ám a puhatestűek házépítésének megfigyelése segít Meyers csapatának és a többi kutatónak pillesúlyú, és hatékony testpáncélt kifejleszteni katonák, rendőrség, kémek és hasonló területeken ügyködő emberek számára.
Az elmúlt 20 évben a mérnökök és kutatók egyre nagyobb figyelemmel fordultak a természet felé, hogy inspiráló felfedezéseket tegyenek. Ez a terület a biomimetika. Az ötlet az, miszerint a természet minimális erőkifejtéssel maximális védelemhez elegendő szerkezeteket fejlesztett ki. Az egyik példa erre az alma és héja által nyújtott szivárgásbiztos csomagolás.
A biomimetikában tulajdonképpen semmi újdonság nincs. A Wright testvérek például a madarak után készítették el repülési terveiket. A keményebb páncélok kidolgozásának területén a kutatók nemrégiben kezdték el tanulmányozni a madarak csőrét, a szarvasok agancsát és az állati ínt. Meyers szerint azért fordultak a természethez, mert a több millió éves evolúció és természetes szelekció számos állat felemelkedését és túlélését biztosította, ráadásul olyan tartós anyagokkal, melyek meglepő mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek.
A fülcsiga héjával végzett kísérletek során a csapat felfedezte, hogy az emberi haj századrészének vastagságával rendelkező mészkőcsempék szabálytalanul helyezkednek el egymáson. Ezen csempék úgy törik meg a fényt, hogy a héj egy hatalmas gyöngynek látszik. Ami az erősségét illeti, a protein bevonaton lévő pozitív töltés kötést alkot a hatszögletű mészkőcsempék felső és alsó felszíneinek negatív töltésével. Ez a "ragasztóanyag" elég erős ahhoz, hogy a csemperétegeket együtt tartsa, viszont elég gyenge ahhoz, hogy a csempék elcsússzanak egymáson, elnyelve a folyamat során előforduló komolyabb energiacsapást.
A protein-ragasz tapadó tulajdonságai, valamint a kalcium-karbonát csempék alakja és mérete megmagyarázza, hogyan maradhat gyakorlatilag törésmentes a kagyló belseje. Ha egy hagyományos lemezréteg eltörik, az egész szerkezet meggyengül.
A csapat lemérte a fülcsiga héjának növekedését a laboratórium akváriumaiban. Mindezt úgy hajtották végre, hogy a testfal és a héj közé 15 milliméteres üveg csúszkákat ragasztottak, majd később időről-időre eltávolították azokat, hogy megvizsgálják a "sík gyöngy" növekedését.
Kiderült, hogy a fülcsiga puha testfala - a köpeny - közel a héjhoz 10 mikrométerenként meszes üledéket hagy hátra, mely pontokon kialakulnak a hihetetlenül vékony csempék és lassan kifelé terjeszkednek felvéve a hatszög alakot. Felülről fényképezve a mikroszkóp alatt az látszik, hogy a héj felszíne erdei fenyőre hasonlít, mivel a fülcsigák gyorsabban adnak újabb rétegeket a csempékhez, minthogy az egyik réteg elkészülne.
A csapat célja matematikai leírást készíteni a héj növekedéséről, melyet aztán felhasználhatnak az iparban, és a fülcsiga szellemes megoldása lesz az újabb páncélzat alapja.
[ hirado.hu / Livescience.com ]
(Fotók: UCSD)
(átlag: 5) nehéz körülmények 
Szeged
