Nid yw gwallt i berson modern yn ddim mwy nag elfen o hunan-adnabod gweledol, yn rhan o'r ddelwedd a'r ddelwedd. Er gwaethaf hyn, mae gan y ffurfiannau corniog hyn o'r croen nifer o swyddogaethau biolegol pwysig: amddiffyn, thermoregulation, cyffwrdd, ac ati. Pa mor gryf yw ein gwallt? Fel y digwyddodd, maent lawer gwaith yn gryfach na gwallt eliffant neu jiráff.
Heddiw, byddwn yn dod yn gyfarwydd ag astudiaeth lle penderfynodd gwyddonwyr o Brifysgol California (UDA) brofi sut mae trwch gwallt a'i gryfder yn cydberthyn mewn gwahanol rywogaethau anifeiliaid, gan gynnwys bodau dynol. Gwallt pwy yw'r cryfaf, pa briodweddau mecanyddol sydd gan wahanol fathau o wallt, a sut gall yr ymchwil hwn helpu i ddatblygu mathau newydd o ddeunyddiau? Rydym yn dysgu am hyn o adroddiad gwyddonwyr. Ewch.
Sail ymchwil
Gwallt, sy'n cynnwys ceratin protein yn bennaf, yw ffurfiad corniog croen mamalaidd. Mewn gwirionedd, mae gwallt, gwlân a ffwr yn gyfystyr. Mae strwythur gwallt yn cynnwys platiau ceratin sy'n gorgyffwrdd â'i gilydd, fel dominos yn disgyn ar ben ei gilydd. Mae gan bob gwallt dair haen: y cwtigl yw'r haen allanol ac amddiffynnol; cortecs - mae'r cortecs, sy'n cynnwys celloedd marw hir (sy'n bwysig ar gyfer cryfder ac elastigedd y gwallt, yn pennu ei liw oherwydd melanin) a'r medulla - haen ganolog y gwallt, sy'n cynnwys celloedd ceratin meddal a cheudodau aer, sef ymwneud â throsglwyddo maetholion i haenau eraill.
Os yw'r gwallt wedi'i rannu'n fertigol, rydyn ni'n cael adran isgroenol (siafft) ac adran isgroenol (bwlb neu wreiddyn). Mae ffoligl o amgylch y bwlb, y mae ei siâp yn pennu siâp y gwallt ei hun: mae ffoligl crwn yn syth, mae ffoligl hirgrwn ychydig yn gyrliog, mae ffoligl siâp aren yn gyrliog.
Mae llawer o wyddonwyr yn awgrymu bod esblygiad dynol yn newid oherwydd cynnydd technolegol. Hynny yw, mae rhai organau a strwythurau yn ein corff yn raddol yn dod yn elfennol - y rhai sydd wedi colli eu pwrpas bwriadedig. Mae'r rhannau hyn o'r corff yn cynnwys dannedd doethineb, atodiad a gwallt corff. Mewn geiriau eraill, mae gwyddonwyr yn credu, dros amser, y bydd y strwythurau hyn yn diflannu o'n anatomeg. Mae'n anodd dweud a yw hyn yn wir ai peidio, ond i lawer o bobl gyffredin, mae dannedd doethineb, er enghraifft, yn gysylltiedig ag ymweld â'r deintydd i'w tynnu'n anochel.
Boed hynny ag y gallai, mae angen gwallt ar berson; efallai na fydd bellach yn chwarae rhan hanfodol mewn thermoregulation, ond mae'n dal i fod yn rhan annatod o estheteg. Gellir dweud yr un peth am ddiwylliant y byd. Mewn llawer o wledydd, ers cyn cof, ystyriwyd bod gwallt yn ffynhonnell holl gryfder, ac roedd ei dorri'n gysylltiedig â phroblemau iechyd posibl a hyd yn oed methiannau mewn bywyd. Ymfudodd ystyr sanctaidd gwallt o ddefodau siamanaidd llwythau hynafol i grefyddau mwy modern, gweithiau awduron, artistiaid a cherflunwyr. Yn benodol, roedd harddwch benywaidd yn aml yn perthyn yn agos i'r ffordd yr oedd gwallt merched hyfryd yn edrych neu'n cael ei ddarlunio (er enghraifft, mewn paentiadau).
Sylwch ar ba mor fanwl y darlunnir gwallt Venus (Sandro Botticelli, “Birth of Venus”, 1485).
Gadewch i ni adael yr agwedd ddiwylliannol ac esthetig ar wallt o'r neilltu a dechrau ystyried ymchwil gwyddonwyr.
Mae gwallt, mewn rhyw ffurf neu'i gilydd, yn bresennol mewn llawer o rywogaethau o famaliaid. Os nad ydynt mor bwysig i fodau dynol bellach o safbwynt biolegol, yna i gynrychiolwyr eraill y byd anifeiliaid mae gwlân a ffwr yn nodweddion hanfodol. Ar yr un pryd, o ran eu strwythur sylfaenol, mae gwallt dynol ac, er enghraifft, gwallt eliffant yn debyg iawn, er bod gwahaniaethau. Y mwyaf amlwg ohonynt yw'r dimensiynau, oherwydd mae gwallt eliffant yn llawer mwy trwchus na'n un ni, ond, fel y mae'n troi allan, nid yn gryfach.
Mae gwyddonwyr wedi bod yn astudio gwallt a gwlân ers cryn amser. Gweithredwyd canlyniadau'r gweithiau hyn mewn cosmetoleg a meddygaeth, ac mewn diwydiant ysgafn (neu, fel y byddai'r Kalugina LP adnabyddus yn ei ddweud: “diwydiant ysgafn”), neu'n fwy manwl gywir mewn tecstilau. Yn ogystal, mae astudio gwallt wedi helpu'n fawr i ddatblygu bioddeunyddiau yn seiliedig ar keratin, y dysgon nhw ar ddechrau'r ganrif ddiwethaf i ynysu oddi wrth gyrn anifeiliaid gan ddefnyddio calch.
Defnyddiwyd y ceratin a gafwyd felly i greu geliau y gellid eu cryfhau trwy ychwanegu fformaldehyd. Yn ddiweddarach, dysgon nhw i ynysu ceratin nid yn unig o gyrn anifeiliaid, ond hefyd o'u ffwr, yn ogystal â gwallt dynol. Mae sylweddau sy'n seiliedig ar keratin wedi cael eu defnyddio mewn colur, cyfansoddion a hyd yn oed mewn haenau tabledi.
Y dyddiau hyn, mae'r diwydiant o astudio a chynhyrchu deunyddiau gwydn ac ysgafn yn datblygu'n gyflym. Gan ei fod yn naturiol felly, mae gwallt yn un o'r deunyddiau naturiol sy'n ysbrydoli'r math hwn o ymchwil. Ystyriwch gryfder tynnol gwlân a gwallt dynol, sy'n amrywio o 200 i 260 MPa, sy'n cyfateb i gryfder penodol o 150-200 MPa / mg m-3. Ac mae hyn bron yn debyg i ddur (250 MPa / mg m-3).
Mae'r brif rôl wrth ffurfio priodweddau mecanyddol gwallt yn cael ei chwarae gan ei strwythur hierarchaidd, sy'n atgoffa rhywun o ddol matryoshka. Elfen bwysicaf y strwythur hwn yw cortecs mewnol celloedd cortigol (diamedr tua 5 μm a hyd 100 μm), sy'n cynnwys macroffibriliau wedi'u grwpio (diamedr tua 0.2-0.4 μm), sydd, yn eu tro, yn cynnwys ffilamentau canolradd (7.5 nm). mewn diamedr), wedi'i fewnosod mewn matrics amorffaidd.
Mae priodweddau mecanyddol gwallt, ei sensitifrwydd i dymheredd, lleithder ac anffurfiad yn ganlyniad uniongyrchol i ryngweithio cydrannau amorffaidd a grisialaidd y cortecs. Mae ffibrau ceratin y cortecs gwallt dynol fel arfer yn ymestyn yn uchel, gyda straen tynnol o fwy na 40%.
Mae gwerth mor uchel oherwydd dad-ddirwyn y strwythur а-keratin ac, mewn rhai achosion, ei drawsnewid yn b-keratin, sy'n arwain at gynnydd mewn hyd (mae tro llawn o helics 0.52 nm yn cael ei ymestyn i 1.2 nm yn y ffurfweddiad b). Dyma un o'r prif resymau pam mae llawer o astudiaethau wedi canolbwyntio'n benodol ar keratin er mwyn ei ail-greu ar ffurf synthetig. Ond mae haen allanol y gwallt (cwtigl), fel y gwyddom eisoes, yn cynnwys platiau (0.3-0.5 micron o drwch a 40-60 micron o hyd).
Yn flaenorol, mae gwyddonwyr eisoes wedi cynnal ymchwil ar briodweddau mecanyddol gwallt pobl o wahanol oedran a grwpiau ethnig. Yn y gwaith hwn, rhoddwyd pwyslais ar astudio'r gwahaniaethau ym mhriodweddau mecanyddol gwallt o wahanol rywogaethau anifeiliaid, sef: bodau dynol, ceffylau, eirth, baeddod gwyllt, capybaras, peccaries, jiráff ac eliffantod.
Canlyniadau ymchwil
Delwedd #1: Morffoleg gwallt dynol (А - cwtigl; В - toriad cortecs; yn dangos pennau'r ffibrau, С - wyneb y diffyg, lle mae tair haen yn weladwy; D - wyneb ochrol y cortecs, yn dangos elongation ffibr).
Mae gwallt dynol oedolyn tua 80-100 micron mewn diamedr. Gyda gofal gwallt arferol, mae eu hymddangosiad yn eithaf cyfannol (1A). Elfen fewnol gwallt dynol yw'r cortecs ffibrog. Ar ôl profion tynnol, canfuwyd bod cwtigl a cortecs gwallt dynol yn torri'n wahanol: roedd y cwtigl fel arfer yn torri'n sgraffiniol (crychni), ac roedd y ffibrau ceratin yn y cortecs yn cael eu plicio a'u tynnu allan o'r strwythur cyffredinol (1V).
Yn y llun 1S mae wyneb bregus y cwtigl i'w weld yn glir gyda delweddu'r haenau, sy'n blatiau cwtigl sy'n gorgyffwrdd ac sydd â thrwch o 350-400 nm. Mae'r delamination a welwyd ar yr wyneb torri asgwrn, yn ogystal â natur frau yr arwyneb hwn, yn dangos cyfathrebu rhyngwyneb gwan rhwng y cwtigl a'r cortecs, a rhwng ffibrau o fewn y cortecs.
Roedd ffibrau ceratin yn y cortecs wedi'u diblisgo (1D). Mae hyn yn awgrymu mai'r cortecs ffibrog sy'n bennaf gyfrifol am gryfder mecanyddol y gwallt.
Delwedd Rhif 2: Morffoleg blew'r march (А - cwtigl, y mae rhai platiau wedi'u gwyro ychydig oherwydd diffyg gofal; В - ymddangosiad y rhwyg; С — manylion rhwyg y cortecs, lle mae'r cwtigl wedi'i rwygo i'w weld; D - manylion cwtigl).
Mae strwythur gwallt ceffyl yn debyg i wallt dynol, ac eithrio'r diamedr, sydd 50% yn fwy (150 micron). Yn y llun 2A Gallwch weld difrod amlwg i'r cwtigl, lle nad yw llawer o'r platiau wedi'u cysylltu mor agos â'r siafft ag yr oeddent mewn gwallt dynol. Mae safle toriad gwallt march yn cynnwys toriad arferol a thoriad gwallt (dilamiad y platiau cwtigl). Ar 2V Mae'r ddau fath o ddifrod yn weladwy. Mewn ardaloedd lle mae'r lamellae wedi'i rwygo'n llwyr, mae'r rhyngwyneb rhwng y cwtigl a'r cortecs yn weladwy (2S). Cafodd sawl ffibr eu rhwygo a'u dadlamineiddio yn y rhyngwyneb. O gymharu'r arsylwadau hyn ag arsylwadau blaenorol (gwallt dynol), mae methiannau o'r fath yn dangos nad oedd gwallt ceffyl yn profi cymaint o straen â gwallt dynol pan gafodd y ffibrau yn y cortecs eu tynnu allan a'u gwahanu'n llwyr o'r cwtigl. Gellir gweld hefyd bod rhai platiau wedi ymwahanu oddi wrth y wialen, a all fod oherwydd straen tynnol (2D).
Delwedd #3: Morffoleg gwallt arth (А - cwtigl; В — difrod ar ddau bwynt sy'n gysylltiedig â'r ardal rwyg; С - cracio'r cwtigl gan ddadlamineiddio ffibrau yn y cortecs; D - manylion y strwythur ffibr, mae nifer o ffibrau hirgul o'r strwythur cyffredinol yn weladwy).
Trwch gwallt arth yw 80 micron. Mae'r platiau cwtigl wedi'u cysylltu'n dynn iawn â'i gilydd (3A), ac mewn rhai ardaloedd mae hyd yn oed yn anodd gwahaniaethu platiau unigol. Gall hyn fod oherwydd ffrithiant y gwallt yn erbyn rhai cyfagos. O dan straen tynnol, mae'r blew hyn yn hollti'n llythrennol gydag ymddangosiad craciau hir (mewnosod ar 3B), sy'n nodi, gydag effaith rwymo wan y cwtigl a ddifrodwyd, bod y ffibrau ceratin yn y cortecs yn hawdd eu delaminate. Mae delamination y cortecs yn achosi toriad yn y cwtigl, fel y dangosir gan batrwm igam ogam y toriad (3S). Mae'r tensiwn hwn yn achosi i rai ffibrau gael eu tynnu allan o'r cortecs (3D).
Delwedd Rhif 4: morffoleg blew baedd (А - torri asgwrn gwallt fflat cyffredin; В - mae strwythur y cwtigl yn dangos cyflwr gwael o ran cywirdeb (grwpio) y platiau; С — manylion y bwlch yn y rhyngwyneb rhwng y cwtigl a'r cortecs; D - ffibrau hirgul o gyfanswm y màs a ffibrilau ymwthiol).
Mae gwallt baedd yn eithaf trwchus (230 mm), yn enwedig o'i gymharu â gwallt arth. Mae rhwygo gwallt baedd pan gaiff ei ddifrodi yn edrych yn eithaf clir (4A) yn berpendicwlar i gyfeiriad straen tynnol.
Cafodd platiau cwtigl cymharol fach eu rhwygo o brif gorff y gwallt oherwydd ymestyn eu hymylon (4V).
Ar wyneb y parth dinistrio, mae dadlaminiad ffibrau i'w weld yn glir; mae hefyd yn amlwg eu bod wedi'u cysylltu'n dynn iawn â'i gilydd y tu mewn i'r cortecs (4S). Dim ond ffibrau ar y rhyngwyneb rhwng cortecs a cwtigl oedd yn agored oherwydd gwahaniad (4D), a ddatgelodd bresenoldeb ffibrilau cortigol trwchus (250 nm mewn diamedr). Ymwthiodd rhai o'r ffibrilau ychydig oherwydd anffurfiad. Maent i fod i wasanaethu fel cyfrwng cryfhau ar gyfer gwallt y baedd.
Delwedd #5: Morffoleg gwallt eliffant (А - С) a jiráff (D - F). А - cwtigl; В - toriad gwallt fesul cam; С - mae bylchau y tu mewn i'r gwallt yn nodi lle cafodd y ffibrau eu rhwygo allan. D - platiau cwtiglaidd; Е - hyd yn oed torri gwallt; F - ffibrau wedi'u rhwygo o'r wyneb yn yr ardal dorri asgwrn.
Gall gwallt eliffant babi fod tua 330 micron o drwch, ac mewn oedolyn gall gyrraedd 1.5 mm. Mae'n anodd gwahaniaethu rhwng y platiau ar yr wyneb (5A).Mae gwallt eliffant hefyd yn dueddol o dorri i lawr yn normal, h.y. i doriad tynnol pur. Ar ben hynny, mae morffoleg yr arwyneb torri asgwrn yn dangos ymddangosiad grisiog (5V), o bosibl oherwydd presenoldeb mân ddiffygion yn y cortecs gwallt. Gellir gweld rhai tyllau bach hefyd ar yr wyneb torri asgwrn, lle roedd ffibrilau atgyfnerthu yn debygol o gael eu lleoli cyn difrod (5S).
Mae gwallt y jiráff hefyd yn eithaf trwchus (370 micron), er nad yw trefniant y platiau cwtigl mor glir (5D). Credir bod hyn oherwydd eu difrod gan amrywiol ffactorau amgylcheddol (er enghraifft, ffrithiant yn erbyn coed wrth fwydo). Er gwaethaf y gwahaniaethau, roedd toriad gwallt y jiráff yn debyg i dorri gwallt yr eliffant (5F).
Delwedd Rhif 6: morffoleg gwallt capybara (А - strwythur cwtwlaidd dwbl y platiau; В - rhwyg y strwythur dwbl; С - mae ffibrau ger y ffin rhwyg yn ymddangos yn frau ac yn anystwyth; D - ffibrau hirgul o barth rhwyg y strwythur dwbl).
Mae gwallt capybaras a peccaries yn wahanol i'r holl flew eraill a astudiwyd. Yn y capybara, y prif wahaniaeth yw presenoldeb cyfluniad cwtigl dwbl a siâp gwallt hirgrwn (6A). Mae angen y rhigol rhwng dwy ran drych y gwallt i dynnu dŵr o ffwr yr anifail yn gyflymach, yn ogystal ag ar gyfer awyru gwell, sy'n caniatáu iddo sychu'n gyflymach. Pan fydd yn agored i ymestyn, mae'r gwallt wedi'i rannu'n ddwy ran ar hyd y rhigol, ac mae pob rhan yn cael ei ddinistrio (6V). Mae llawer o ffibrau'r cortecs yn cael eu gwahanu a'u hymestyn (6S и 6D).
Delwedd #7: Morffoleg gwallt peccary (А - strwythur y cwtigl a man rhwyg; В — morffoleg dinistrio cortecs a manylion ei strwythur; С - celloedd caeedig (20 micron mewn diamedr), y mae eu waliau'n cynnwys ffibrau; D - cellfuriau).
Y peccaries (teulu Tayassuidae, h.y. mae gan wallt peccary cortecs mandyllog, ac nid oes gan yr haen cwtigl blatiau gwahanol (7A). Mae'r cortecs gwallt yn cynnwys celloedd caeedig sy'n mesur 10-30 micron (7V), y mae ei waliau'n cynnwys ffibrau ceratin (7S). Mae'r waliau hyn yn eithaf mandyllog, ac mae maint un mandwll tua 0.5-3 micron (7D).
Fel y gwelwch yn y llun 7A, heb gefnogaeth y cortex ffibrog, mae'r cwtigl yn cracio ar hyd y llinell dorri, ac mae'r ffibrau'n cael eu tynnu allan mewn rhai mannau. Mae angen y strwythur gwallt hwn i wneud y gwallt yn fwy fertigol, gan gynyddu maint yr anifail yn weledol, a all fod yn fecanwaith amddiffyn y peccary. Mae gwallt peccary yn gwrthsefyll cywasgu yn eithaf da, ond nid yw'n ymdopi ag ymestyn.
Ar ôl deall nodweddion strwythurol gwallt gwahanol anifeiliaid, yn ogystal â'u mathau o ddifrod oherwydd tensiwn, dechreuodd gwyddonwyr ddisgrifio'r priodweddau mecanyddol.
Delwedd Rhif 8: diagram dadffurfiad ar gyfer pob math o wallt a diagram o'r gosodiad arbrofol ar gyfer cael data (cyfradd straen 10-2 s-1).
Fel y gwelir o'r graff uchod, roedd yr ymateb i ymestyn gwallt gwahanol rywogaethau anifeiliaid yn dra gwahanol. Felly, roedd gwallt person, ceffyl, baedd ac arth yn dangos adwaith tebyg i adwaith gwlân (nid un rhywun arall, ond deunydd tecstilau).
Mewn modwlws elastig cymharol uchel o 3.5–5 GPa, mae'r cromliniau'n cynnwys rhanbarth llinol (elastig), ac yna llwyfandir gyda straen sy'n cynyddu'n araf hyd at straen o 0.20–0.25, ac ar ôl hynny mae'r gyfradd caledu yn cynyddu'n sylweddol hyd at a straen methiant o 0.40. Mae ardal y llwyfandir yn cyfeirio at ddad-ddirwyn а-strwythur helical o keratin canolradd ffilamentau, y gall mewn rhai achosion (rhannol) drawsnewid i mewn b-dalennau (strwythurau gwastad). Mae dad-ddirwyn cyflawn yn arwain at anffurfiad o 1.31, sy'n sylweddol uwch nag ar ddiwedd y cam hwn (0.20-0.25).
Mae'r rhan o'r strwythur tebyg i edau crisialog wedi'i hamgylchynu gan fatrics amorffaidd nad yw'n trawsnewid. Mae'r rhan amorffaidd yn cyfrif am tua 55% o gyfanswm y cyfaint, ond dim ond os yw diamedr y ffilamentau canolradd yn 7 nm a'u bod yn cael eu gwahanu gan 2 nm o ddeunydd amorffaidd. Mae dangosyddion manwl gywir o'r fath wedi'u deillio mewn astudiaethau blaenorol.
Yn ystod cam caledu anffurfiad, mae llithro yn digwydd rhwng ffibrau cortigol yn ogystal â rhwng elfennau strwythurol llai megis microffibrilau, ffilamentau canolradd, a'r matrics amorffaidd.
Mae jiráff, eliffant a blew peccary yn dangos ymateb caledu cymharol llinol heb unrhyw wahaniaeth clir rhwng llwyfandiroedd a rhanbarthau o galedu cyflym (uchafbwyntiau). Mae'r modwlws elastig yn gymharol isel ac mae tua 2 GPa.
Yn wahanol i rywogaethau eraill, mae gwallt capybara yn dangos ymateb a nodweddir gan galedu cyflym pan roddir straen olynol. Mae'r arsylwi hwn yn gysylltiedig â strwythur anarferol gwallt y capybara, neu'n fwy manwl gywir â phresenoldeb dwy ran gymesur a rhigol hydredol rhyngddynt.
Mae astudiaethau blaenorol eisoes wedi'u cynnal sy'n dangos bod modwlws Young (modwlws elastig hydredol) yn lleihau gyda diamedr gwallt cynyddol mewn gwahanol rywogaethau anifeiliaid. Nododd y gweithiau hyn fod modwlws Young y peccary yn sylweddol is nag anifeiliaid eraill, a all fod oherwydd mandwlws strwythur ei wallt.
Mae hefyd yn chwilfrydig bod gan peccaries ardaloedd du a gwyn ar eu gwallt (dau-liw). Mae toriadau tynnol yn digwydd amlaf yn ardal gwyn y gwallt. Mae ymwrthedd cynyddol yr ardal ddu yn ganlyniad i bresenoldeb melanosomau, a geir mewn gwallt du yn unig.
Mae'r holl arsylwadau hyn yn wirioneddol unigryw, ond erys y prif gwestiwn: a yw dimensiynau'r gwallt yn chwarae rhan yn ei gryfder?
Os byddwn yn disgrifio gwallt mewn mamaliaid, gallwn dynnu sylw at y prif ffeithiau sy'n hysbys i ymchwilwyr:
- yn y rhan fwyaf o fathau o wallt mae'n fwy trwchus yn y rhan ganolog ac yn meinhau tua'r diwedd; Mae ffwr anifeiliaid gwyllt yn fwy trwchus oherwydd eu cynefin;
- Mae amrywiadau yn diamedr blew un rhywogaeth yn dangos bod trwch y rhan fwyaf o flew yn amrywio o fewn yr ystod trwch cyffredinol ar gyfer rhywogaeth benodol o anifail. Gall trwch y blew fod yn wahanol rhwng gwahanol gynrychiolwyr o'r un rhywogaeth, ond nid yw'n hysbys beth sy'n dylanwadu ar y gwahaniaeth hwn;
- Mae gan wahanol rywogaethau o famaliaid drwch blew gwahanol (mor ystrydeb ag y gall hynny swnio).
Trwy grynhoi'r ffeithiau hyn sydd ar gael yn gyhoeddus a'r data a gafwyd yn ystod yr arbrofion, roedd gwyddonwyr yn gallu cymharu'r holl ganlyniadau i ffurfio perthnasoedd rhwng trwch gwallt a'i gryfder.
Delwedd Rhif 9: y berthynas rhwng trwch gwallt a'i gryfder mewn gwahanol rywogaethau anifeiliaid.
Oherwydd y gwahaniaethau mewn diamedr gwallt ac estynadwyedd, penderfynodd y gwyddonwyr weld a ellid rhagweld eu straen tynnol yn seiliedig ar ystadegau Weibull, a all roi cyfrif yn benodol am wahaniaethau ym maint y sampl a maint y diffygion canlyniadol.
Tybir bod segment gwallt gyda chyfaint V состоит из n elfennau cyfaint, a chyfaint pob uned V0 mae ganddo ddosbarthiad tebyg o ddiffygion. Gan ddefnyddio'r rhagdybiaeth cyswllt gwannaf, ar lefel foltedd penodol σ tebygolrwydd P cynnal cyfanrwydd segment gwallt penodol gyda chyfaint V gellir ei fynegi fel cynnyrch tebygolrwydd ychwanegol o gynnal cyfanrwydd pob un o'r elfennau cyfaint, sef:
P(V) = P(V0) · P(V0)… · P(V0) = · P(V0)n
ble mae'r gyfrol V yn cynnwys n elfen cyfaint V0. Wrth i'r foltedd gynyddu P(V) yn gostwng yn naturiol.
Gan ddefnyddio dosbarthiad Weibull dau baramedr, gellir mynegi'r tebygolrwydd o fethiant y gyfrol gyfan fel:
1 - P = 1 - exp [ -V/V0 · (σ/σ0)m]
lle σ - foltedd cymhwysol, σ0 yw cryfder nodweddiadol (cyfeirio), a m — Weibull modwlws, yr hwn sydd fesur o amrywioldeb eiddo. Mae'n werth nodi bod y tebygolrwydd o ddinistrio yn cynyddu gyda maint sampl cynyddol V ar foltedd cyson σ.
Ar y siart 9A Dangosir dosbarthiad Weibull o straen methiant arbrofol ar gyfer gwallt dynol a capybara. Rhagfynegwyd cromliniau ar gyfer rhywogaethau eraill gan ddefnyddio fformiwla #2 gyda'r un gwerth m ag ar gyfer gwallt dynol (m = 0.11).
Y diamedrau cyfartalog a ddefnyddiwyd oedd: baedd - 235 µm, ceffyl - 200 µm, peccary - 300 µm, arth - 70 µm, gwallt eliffant - 345 µm a jiráff - 370 µm.
Yn seiliedig ar y ffaith y gellir pennu'r straen torri yn P(V) = 0.5, mae'r canlyniadau hyn yn dangos bod y straen methiant yn lleihau gyda diamedr gwallt cynyddol ar draws rhywogaethau.
Ar y siart 9V yn dangos straen rhwyg a ragwelir ar 50% o debygolrwydd o fethiant (P(V) = 0.5) a'r straen torri arbrofol cyfartalog ar gyfer gwahanol rywogaethau.
Daw'n amlwg, wrth i ddiamedr y gwallt gynyddu o 100 i 350 mm, bod ei straen torri yn gostwng o 200-250 MPa i 125-150 MPa. Mae canlyniadau efelychu dosbarthiad Weibull yn cytuno'n wych â'r canlyniadau arsylwi gwirioneddol. Yr unig eithriad yw gwallt peccary gan ei fod yn fandyllog iawn. Mae cryfder gwirioneddol gwallt peccary yn is na'r hyn a ddangosir gan fodelu dosbarthu Weibull.
I gael adnabyddiaeth fanylach o naws yr astudiaeth, rwy'n argymell edrych arno и iddo fe.
Epilogue
Prif gasgliad yr arsylwadau uchod yw nad yw gwallt trwchus yn cyfateb i wallt cryf. Yn wir, fel y dywed y gwyddonwyr eu hunain, nid yw'r datganiad hwn yn ddarganfyddiad o'r mileniwm, oherwydd gwnaed arsylwadau tebyg wrth astudio gwifren fetel. Nid yw'r pwynt yma hyd yn oed mewn ffiseg, mecaneg neu fioleg, ond mewn ystadegau - po fwyaf yw'r gwrthrych, y mwyaf yw'r cwmpas ar gyfer diffygion.
Mae gwyddonwyr yn credu y bydd y gwaith a adolygwyd gennym heddiw yn helpu eu cydweithwyr i greu deunyddiau synthetig newydd. Y brif broblem yw, er gwaethaf datblygiad technolegau modern, nad ydynt eto'n gallu creu rhywbeth fel gwallt dynol neu eliffant. Wedi'r cyfan, mae creu rhywbeth mor fach eisoes yn her, heb sôn am ei strwythur cymhleth.
Fel y gallwn weld, mae'r astudiaeth hon wedi dangos bod sidan pry cop nid yn unig yn deilwng o sylw gwyddonwyr fel ysbrydoliaeth ar gyfer deunyddiau uwch-gryf ac uwch-ysgafn yn y dyfodol, ond hefyd gall gwallt dynol synnu gyda'i briodweddau mecanyddol a chryfder anhygoel.
Diolch am ddarllen, arhoswch yn chwilfrydig a chael wythnos wych bois. 🙂
Rhai hysbysebion 🙂
Diolch am aros gyda ni. Ydych chi'n hoffi ein herthyglau? Eisiau gweld cynnwys mwy diddorol? Cefnogwch ni trwy osod archeb neu argymell i ffrindiau, , analog unigryw o weinyddion lefel mynediad, a ddyfeisiwyd gennym ni ar eich cyfer chi: (ar gael gyda RAID1 a RAID10, hyd at 24 craidd a hyd at 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 gwaith yn rhatach yng nghanolfan ddata Equinix Haen IV yn Amsterdam? Dim ond yma yn yr Iseldiroedd! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - o $99! Darllenwch am
Ffynhonnell: hab.com