કોના વાળ વધુ મજબૂત છે: હેર મોર્ફોલોજી

આધુનિક વ્યક્તિ માટે વાળ એ દ્રશ્ય સ્વ-ઓળખના તત્વ, છબી અને છબીનો ભાગ કરતાં વધુ કંઈ નથી. આ હોવા છતાં, ત્વચાની આ શિંગડા રચનાઓમાં ઘણા મહત્વપૂર્ણ જૈવિક કાર્યો છે: રક્ષણ, થર્મોરેગ્યુલેશન, સ્પર્શ, વગેરે. આપણા વાળ કેટલા મજબૂત છે? જેમ જેમ તે બહાર આવ્યું છે, તેઓ હાથી અથવા જિરાફના વાળ કરતા ઘણા ગણા મજબૂત છે.

આજે આપણે એક અભ્યાસથી પરિચિત થઈશું જેમાં યુનિવર્સિટી ઓફ કેલિફોર્નિયા (યુએસએ) ના વૈજ્ઞાનિકોએ ચકાસવાનું નક્કી કર્યું કે કેવી રીતે વાળની ​​​​જાડાઈ અને તેની મજબૂતાઈ મનુષ્યો સહિત વિવિધ પ્રાણીઓની જાતિઓમાં સહસંબંધ ધરાવે છે. કોના વાળ સૌથી મજબૂત છે, વિવિધ પ્રકારના વાળમાં કયા યાંત્રિક ગુણધર્મો હોય છે અને આ સંશોધન નવા પ્રકારની સામગ્રી વિકસાવવામાં કેવી રીતે મદદ કરી શકે છે? અમે આ વિશે વૈજ્ઞાનિકોના રિપોર્ટ પરથી જાણીએ છીએ. જાઓ.

સંશોધનનો આધાર

વાળ, જેમાં મોટાભાગે પ્રોટીન કેરાટિન હોય છે, તે સસ્તન પ્રાણીઓની ચામડીની શિંગડા રચના છે. હકીકતમાં, વાળ, ઊન અને ફર સમાનાર્થી છે. વાળના બંધારણમાં કેરાટિન પ્લેટ્સનો સમાવેશ થાય છે જે એકબીજાને ઓવરલેપ કરે છે, જેમ કે ડોમિનોઝ એકબીજાની ટોચ પર પડતા હોય છે. દરેક વાળમાં ત્રણ સ્તરો હોય છે: ક્યુટિકલ એ બાહ્ય અને રક્ષણાત્મક સ્તર છે; કોર્ટેક્સ - આચ્છાદન, વિસ્તરેલ મૃત કોષોનો સમાવેશ કરે છે (વાળની ​​મજબૂતાઈ અને સ્થિતિસ્થાપકતા માટે મહત્વપૂર્ણ, મેલાનિનને કારણે તેનો રંગ નક્કી કરે છે) અને મેડ્યુલા - વાળનું કેન્દ્રિય સ્તર, જેમાં નરમ કેરાટિન કોષો અને હવાના પોલાણનો સમાવેશ થાય છે, જે છે. અન્ય સ્તરોમાં પોષક તત્ત્વોના સ્થાનાંતરણમાં સામેલ છે.

જો વાળ ઊભી રીતે વિભાજિત થાય છે, તો અમને સબક્યુટેનીયસ સેક્શન (શાફ્ટ) અને સબક્યુટેનીયસ સેક્શન (બલ્બ અથવા રુટ) મળે છે. બલ્બ ફોલિકલથી ઘેરાયેલો છે, જેનો આકાર વાળનો આકાર નક્કી કરે છે: એક ગોળાકાર ફોલિકલ સીધો છે, અંડાકાર ફોલિકલ સહેજ વાંકડિયા છે, કિડની આકારનું ફોલિકલ સર્પાકાર છે.

ઘણા વૈજ્ઞાનિકો સૂચવે છે કે તકનીકી પ્રગતિને કારણે માનવ ઉત્ક્રાંતિ બદલાઈ રહી છે. એટલે કે, આપણા શરીરમાં કેટલાક અવયવો અને બંધારણો ધીમે ધીમે પ્રાથમિક બની જાય છે - જેઓ તેમનો હેતુપૂર્ણ હેતુ ગુમાવી ચૂક્યા છે. શરીરના આ ભાગોમાં શાણપણના દાંત, એપેન્ડિક્સ અને શરીરના વાળનો સમાવેશ થાય છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, વૈજ્ઞાનિકો માને છે કે સમય જતાં, આ રચનાઓ આપણા શરીરરચનામાંથી ખાલી અદૃશ્ય થઈ જશે. આ સાચું છે કે નહીં તે કહેવું મુશ્કેલ છે, પરંતુ ઘણા સામાન્ય લોકો માટે, શાણપણના દાંત, ઉદાહરણ તરીકે, તેમના અનિવાર્ય નિરાકરણ માટે દંત ચિકિત્સકની મુલાકાત સાથે સંકળાયેલા છે.

ભલે તે ગમે તે હોય, વ્યક્તિને વાળની ​​જરૂર હોય છે; તે હવે થર્મોરેગ્યુલેશનમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવશે નહીં, પરંતુ તે હજી પણ સૌંદર્ય શાસ્ત્રનો અભિન્ન ભાગ છે. વિશ્વ સંસ્કૃતિ વિશે પણ એવું જ કહી શકાય. ઘણા દેશોમાં, અનાદિ કાળથી, વાળને તમામ શક્તિનો સ્ત્રોત માનવામાં આવતો હતો, અને તેને કાપવા એ સંભવિત સ્વાસ્થ્ય સમસ્યાઓ અને જીવનમાં નિષ્ફળતાઓ સાથે પણ સંકળાયેલું હતું. વાળનો પવિત્ર અર્થ પ્રાચીન આદિવાસીઓની શામનિક ધાર્મિક વિધિઓમાંથી વધુ આધુનિક ધર્મો, લેખકો, કલાકારો અને શિલ્પકારોના કાર્યોમાં સ્થળાંતરિત થયો. ખાસ કરીને, સ્ત્રી સૌંદર્ય ઘણીવાર સુંદર મહિલાઓના વાળ જે રીતે જોવામાં આવે છે અથવા દર્શાવવામાં આવે છે તેની સાથે નજીકથી સંબંધિત છે (ઉદાહરણ તરીકે, પેઇન્ટિંગ્સમાં).

નોંધ લો કે શુક્રના વાળ કેવી રીતે વિગતવાર દર્શાવવામાં આવ્યા છે (સાન્ડ્રો બોટિસેલ્લી, "શુક્રનો જન્મ", 1485).

ચાલો વાળના સાંસ્કૃતિક અને સૌંદર્યલક્ષી પાસાને બાજુએ મૂકીએ અને વૈજ્ઞાનિકોના સંશોધનને ધ્યાનમાં લેવાનું શરૂ કરીએ.

વાળ, એક અથવા બીજા સ્વરૂપમાં, સસ્તન પ્રાણીઓની ઘણી પ્રજાતિઓમાં હાજર છે. જો મનુષ્યો માટે તેઓ હવે જૈવિક દૃષ્ટિકોણથી એટલા મહત્વપૂર્ણ નથી, તો પ્રાણી વિશ્વના અન્ય પ્રતિનિધિઓ માટે ઊન અને ફર મહત્વપૂર્ણ લક્ષણો છે. તે જ સમયે, તેમની મૂળભૂત રચનાની દ્રષ્ટિએ, માનવ વાળ અને, ઉદાહરણ તરીકે, હાથીના વાળ ખૂબ સમાન છે, જો કે ત્યાં તફાવતો છે. તેમાંથી સૌથી સ્પષ્ટ પરિમાણો છે, કારણ કે હાથીના વાળ આપણા કરતા ઘણા જાડા છે, પરંતુ, જેમ તે બહાર આવ્યું છે, મજબૂત નથી.

વૈજ્ઞાનિકો ઘણા સમયથી વાળ અને ઊનનો અભ્યાસ કરી રહ્યા છે. આ કાર્યોના પરિણામો કોસ્મેટોલોજી અને દવા બંનેમાં લાગુ કરવામાં આવ્યા હતા, અને પ્રકાશ ઉદ્યોગમાં (અથવા, જાણીતા કલુગિના એલપી કહે છે: "પ્રકાશ ઉદ્યોગ"), અથવા વધુ સ્પષ્ટ રીતે કાપડમાં. વધુમાં, વાળના અભ્યાસે કેરાટિન પર આધારિત બાયોમટીરિયલ્સના વિકાસમાં ખૂબ મદદ કરી છે, જે છેલ્લી સદીની શરૂઆતમાં તેઓ ચૂનોનો ઉપયોગ કરીને પ્રાણીઓના શિંગડાથી અલગ કરવાનું શીખ્યા હતા.

આ રીતે મેળવેલા કેરાટિનનો ઉપયોગ જેલ બનાવવા માટે થતો હતો જેને ફોર્માલ્ડીહાઈડ ઉમેરીને મજબૂત કરી શકાય છે. પાછળથી, તેઓએ કેરાટિનને માત્ર પ્રાણીઓના શિંગડામાંથી જ નહીં, પણ તેમના રૂંવાટી તેમજ માનવ વાળમાંથી પણ અલગ કરવાનું શીખ્યા. કેરાટિન પર આધારિત પદાર્થોનો ઉપયોગ સૌંદર્ય પ્રસાધનો, કોમ્પોઝિટ અને ટેબ્લેટ કોટિંગ્સમાં પણ જોવા મળે છે.

આજકાલ, ટકાઉ અને હળવા વજનની સામગ્રીનો અભ્યાસ અને ઉત્પાદન કરવાનો ઉદ્યોગ ઝડપથી વિકસી રહ્યો છે. વાળ, કુદરતી રીતે હોવાના કારણે, કુદરતી સામગ્રીમાંથી એક છે જે આ પ્રકારના સંશોધનને પ્રેરણા આપે છે. ઊન અને માનવ વાળની ​​તાણ શક્તિને ધ્યાનમાં લો, જે 200 થી 260 MPa સુધીની છે, જે 150-200 MPa/mg m-3 ની ચોક્કસ તાકાતની સમકક્ષ છે. અને આ લગભગ સ્ટીલ (250 MPa/mg m-3) સાથે તુલનાત્મક છે.

વાળના યાંત્રિક ગુણધર્મોની રચનામાં મુખ્ય ભૂમિકા તેની અધિક્રમિક રચના દ્વારા ભજવવામાં આવે છે, જે મેટ્રિઓશ્કા ઢીંગલીની યાદ અપાવે છે. આ રચનાનું સૌથી મહત્ત્વનું તત્વ એ કોર્ટિકલ કોશિકાઓનું આંતરિક આચ્છાદન છે (વ્યાસ લગભગ 5 μm અને લંબાઈ 100 μm), જેમાં જૂથબદ્ધ મેક્રોફિબ્રિલ્સ (વ્યાસ લગભગ 0.2-0.4 μm), જે બદલામાં, મધ્યવર્તી ફિલામેન્ટ્સ (7.5 nm) નો સમાવેશ કરે છે. વ્યાસમાં ), આકારહીન મેટ્રિક્સમાં જડિત.

વાળના યાંત્રિક ગુણધર્મો, તેની તાપમાન, ભેજ અને વિકૃતિ પ્રત્યેની સંવેદનશીલતા એ કોર્ટેક્સના આકારહીન અને સ્ફટિકીય ઘટકોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું સીધું પરિણામ છે. માનવ વાળના આચ્છાદનના કેરાટિન તંતુઓ સામાન્ય રીતે 40% થી વધુની તાણયુક્ત તાણ સાથે ઉચ્ચ વિસ્તરણ ધરાવે છે.

આટલું ઊંચું મૂલ્ય સ્ટ્રક્ચરના અનવાઈન્ડિંગને કારણે છે а-કેરાટિન અને, કેટલાક કિસ્સાઓમાં, તેનું રૂપાંતર b-કેરાટિન, જે લંબાઈમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે (રૂપરેખાંકનમાં 0.52 એનએમ હેલિક્સનો સંપૂર્ણ વળાંક 1.2 એનએમ સુધી ખેંચાય છે. b). આ એક મુખ્ય કારણ છે કે ઘણા અભ્યાસોએ તેને કૃત્રિમ સ્વરૂપમાં ફરીથી બનાવવા માટે કેરાટિન પર ખાસ ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યું છે. પરંતુ વાળના બાહ્ય પડ (ક્યુટિકલ), જેમ કે આપણે પહેલાથી જ જાણીએ છીએ, તેમાં પ્લેટ્સ (0.3-0.5 માઇક્રોન જાડા અને 40-60 માઇક્રોન લંબાઈ) હોય છે.

અગાઉ, વૈજ્ઞાનિકોએ વિવિધ વય અને વંશીય જૂથોના લોકોના વાળના યાંત્રિક ગુણધર્મો પર સંશોધન હાથ ધર્યું છે. આ કાર્યમાં, વિવિધ પ્રાણીઓની પ્રજાતિઓના વાળના યાંત્રિક ગુણધર્મોમાં તફાવતોનો અભ્યાસ કરવા પર ભાર મૂકવામાં આવ્યો હતો, એટલે કે: મનુષ્યો, ઘોડાઓ, રીંછ, જંગલી ડુક્કર, કેપીબારસ, પેકેરી, જિરાફ અને હાથી.

સંશોધન પરિણામો

છબી #1: હ્યુમન હેર મોર્ફોલોજી (А - ક્યુટિકલ; В - કોર્ટેક્સ ફ્રેક્ચર; તંતુઓના છેડા દર્શાવે છે, С - ખામીની સપાટી, જ્યાં ત્રણ સ્તરો દેખાય છે; D - કોર્ટેક્સની બાજુની સપાટી, ફાઇબર વિસ્તરણ દર્શાવે છે).

પુખ્ત માનવ વાળનો વ્યાસ લગભગ 80-100 માઇક્રોન હોય છે. સામાન્ય વાળની ​​​​સંભાળ સાથે, તેમનો દેખાવ એકદમ સર્વગ્રાહી છે (1). માનવ વાળનો આંતરિક ઘટક તંતુમય કોર્ટેક્સ છે. તાણ પરીક્ષણ પછી, એવું જાણવા મળ્યું કે માનવ વાળની ​​ક્યુટિકલ અને કોર્ટેક્સ અલગ રીતે તૂટી ગયા છે: ક્યુટિકલ સામાન્ય રીતે ઘર્ષક રીતે તૂટી જાય છે (ચૂચડી નાખે છે), અને કોર્ટેક્સમાંના કેરાટિન ફાઇબર્સને છાલવામાં આવ્યા હતા અને એકંદર માળખુંમાંથી બહાર કાઢ્યા હતા (1B).

ચિત્રિત 1 ક્યુટિકલની નાજુક સપાટી સ્તરોના વિઝ્યુલાઇઝેશન સાથે સ્પષ્ટપણે દેખાય છે, જે ક્યુટિકલ પ્લેટોને ઓવરલેપ કરે છે અને 350-400 એનએમની જાડાઈ ધરાવે છે. અસ્થિભંગની સપાટી પર અવલોકન કરાયેલ ડિલેમિનેશન, તેમજ આ સપાટીની બરડ પ્રકૃતિ, ક્યુટિકલ અને કોર્ટેક્સ વચ્ચે અને કોર્ટેક્સની અંદરના તંતુઓ વચ્ચે નબળા ઇન્ટરફેસિયલ સંચાર સૂચવે છે.

કોર્ટેક્સમાં કેરાટિન રેસા એક્સફોલિએટેડ હતા (1D). આ સૂચવે છે કે તંતુમય કોર્ટેક્સ મુખ્યત્વે વાળની ​​યાંત્રિક શક્તિ માટે જવાબદાર છે.

છબી નંબર 2: હોર્સહેર મોર્ફોલોજી (А - ક્યુટિકલ, જેની કેટલીક પ્લેટો કાળજીના અભાવને કારણે સહેજ વિચલિત થાય છે; В - ભંગાણનો દેખાવ; С - કોર્ટેક્સના ભંગાણની વિગતો, જ્યાં ફાટેલ ક્યુટિકલ દેખાય છે; D - ક્યુટિકલ વિગતો).

ઘોડાના વાળનું માળખું માનવ વાળ જેવું જ છે, વ્યાસ સિવાય, જે 50% મોટો (150 માઇક્રોન) છે. ચિત્ર માં 2 તમે ક્યુટિકલને સ્પષ્ટ નુકસાન જોઈ શકો છો, જ્યાં ઘણી પ્લેટો માનવ વાળમાં જેટલી નજીકથી શાફ્ટ સાથે જોડાયેલી નથી. ઘોડાના વાળના વિરામની જગ્યામાં સામાન્ય વિરામ અને વાળ તૂટવા (ક્યુટિકલ પ્લેટોનું ડિલેમિનેશન) બંને હોય છે. ચાલુ 2B બંને પ્રકારના નુકસાન દૃશ્યમાન છે. એવા વિસ્તારોમાં જ્યાં લેમેલી સંપૂર્ણપણે ફાટી ગઈ છે, ક્યુટિકલ અને કોર્ટેક્સ વચ્ચેનો ઇન્ટરફેસ દેખાય છે (2). ઇન્ટરફેસ પર કેટલાક ફાઇબર ફાટી ગયા હતા અને ડિલેમિનેટિંગ હતા. આ અવલોકનોને અગાઉના અવલોકનો (માનવ વાળ) સાથે સરખાવતા, આવી નિષ્ફળતાઓ દર્શાવે છે કે ઘોડાના વાળ માનવ વાળ જેટલા તાણ અનુભવતા ન હતા જ્યારે કોર્ટેક્સમાંના તંતુઓ બહાર કાઢવામાં આવ્યા હતા અને ક્યુટિકલમાંથી સંપૂર્ણપણે અલગ થઈ ગયા હતા. તે પણ જોઈ શકાય છે કે કેટલીક પ્લેટો સળિયાથી અલગ થઈ ગઈ છે, જે તાણ તણાવને કારણે હોઈ શકે છે (2D).

ઈમેજ #3: રીંછના વાળનું મોર્ફોલોજી (А - ક્યુટિકલ; В - ભંગાણ વિસ્તાર સાથે સંકળાયેલા બે બિંદુઓ પર નુકસાન; С - કોર્ટેક્સમાં તંતુઓના વિઘટન સાથે ક્યુટિકલની તિરાડ; D - ફાઇબર સ્ટ્રક્ચરની વિગતો, સામાન્ય રચનામાંથી ઘણા વિસ્તરેલ રેસા દૃશ્યમાન છે).

રીંછના વાળની ​​જાડાઈ 80 માઇક્રોન છે. ક્યુટિકલ પ્લેટો એકબીજા સાથે અત્યંત ચુસ્તપણે જોડાયેલ છે (3), અને કેટલાક વિસ્તારોમાં વ્યક્તિગત પ્લેટોને અલગ પાડવાનું પણ મુશ્કેલ છે. આ પડોશીઓ સામે વાળના ઘર્ષણને કારણે હોઈ શકે છે. તાણના તાણ હેઠળ, આ વાળ શાબ્દિક રીતે લાંબા તિરાડોના દેખાવ સાથે વિભાજિત થાય છે (ઇનસેટ ચાલુ 3B), દર્શાવે છે કે ક્ષતિગ્રસ્ત ક્યુટિકલની નબળી બંધનકર્તા અસર સાથે, કોર્ટેક્સમાં કેરાટિન રેસા સરળતાથી ડિલેમિનેટ થઈ ગયા હતા. કોર્ટેક્સનું ડિલેમિનેશન ક્યુટિકલમાં વિરામનું કારણ બને છે, જેમ કે વિરામની ઝિગઝેગ પેટર્ન દ્વારા પુરાવા મળે છે (3). આ તણાવને કારણે કેટલાક તંતુઓ આચ્છાદનમાંથી બહાર ખેંચાય છે (3D).

છબી નંબર 4: ડુક્કરના વાળનું મોર્ફોલોજી (А - સામાન્ય ફ્લેટ હેરલાઇન ફ્રેક્ચર; В - ક્યુટિકલની રચના પ્લેટોની અખંડિતતા (જૂથીકરણ) ની નબળી સ્થિતિ દર્શાવે છે; С - ક્યુટિકલ અને કોર્ટેક્સ વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પરના અંતરની વિગતો; D - કુલ સમૂહમાંથી વિસ્તરેલ રેસા અને બહાર નીકળેલા તંતુઓ).

ડુક્કરના વાળ એકદમ જાડા (230 મીમી) હોય છે, ખાસ કરીને રીંછના વાળની ​​તુલનામાં. જ્યારે ભૂંડના વાળને નુકસાન થાય છે ત્યારે તે ફાટી જાય છે તે એકદમ સ્પષ્ટ દેખાય છે (4) તાણના તાણની દિશાને લંબરૂપ.

પ્રમાણમાં નાની ખુલ્લી ક્યુટિકલ પ્લેટ્સ તેમની કિનારીઓ ખેંચાઈ જવાને કારણે વાળના મુખ્ય શરીરમાંથી ફાટી ગઈ હતી (4B).

વિનાશ ક્ષેત્રની સપાટી પર, તંતુઓનું વિક્ષેપ સ્પષ્ટપણે દૃશ્યમાન છે; તે પણ સ્પષ્ટ છે કે તેઓ કોર્ટેક્સની અંદર એકબીજા સાથે ખૂબ જ ચુસ્તપણે જોડાયેલા હતા (4). અલગ થવાને કારણે કોર્ટેક્સ અને ક્યુટિકલ વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પરના માત્ર તંતુઓ જ બહાર આવ્યા હતા (4D), જે જાડા કોર્ટિકલ ફાઈબ્રિલ્સ (વ્યાસમાં 250 એનએમ) ની હાજરી દર્શાવે છે. કેટલાક તંતુઓ વિરૂપતાને કારણે સહેજ બહાર નીકળ્યા. તેઓ ભૂંડના વાળ માટે મજબૂત એજન્ટ તરીકે સેવા આપવાનું માનવામાં આવે છે.

છબી #5: હાથીના વાળનું મોર્ફોલોજી (А - С) અને જિરાફ (D - F). А - ક્યુટિકલ; В - સ્ટેપવાઈસ વાળ તૂટવા; С - વાળની ​​અંદરની ખાલી જગ્યા સૂચવે છે કે રેસા ક્યાં ફાટી ગયા હતા. D - ક્યુટિક્યુલર પ્લેટો; Е - વાળ પણ તૂટે છે; F - અસ્થિભંગ વિસ્તારમાં સપાટી પરથી ફાટી ગયેલા તંતુઓ.

બાળક હાથીના વાળ લગભગ 330 માઇક્રોન જાડા હોઈ શકે છે, અને પુખ્ત વયના લોકોમાં તે 1.5 મીમી સુધી પહોંચી શકે છે. સપાટી પરની પ્લેટોને અલગ પાડવી મુશ્કેલ છે (5હાથીના વાળ પણ સામાન્ય ભંગાણ માટે સંવેદનશીલ હોય છે, એટલે કે. શુદ્ધ તાણ અસ્થિભંગ માટે. તદુપરાંત, અસ્થિભંગની સપાટીનું મોર્ફોલોજી એક પગથિયું દેખાવ દર્શાવે છે (5B), સંભવતઃ વાળના આચ્છાદનમાં નાની ખામીઓની હાજરીને કારણે. અસ્થિભંગની સપાટી પર કેટલાક નાના છિદ્રો પણ જોઈ શકાય છે, જ્યાં નુકસાન પહેલા રિઇન્ફોર્સિંગ ફાઇબ્રિલ્સ સ્થિત હતા.5).

જિરાફના વાળ પણ એકદમ જાડા (370 માઇક્રોન) હોય છે, જો કે ક્યુટિકલ પ્લેટની ગોઠવણી એટલી સ્પષ્ટ નથી (5D). એવું માનવામાં આવે છે કે આ વિવિધ પર્યાવરણીય પરિબળો દ્વારા તેમના નુકસાનને કારણે છે (ઉદાહરણ તરીકે, ખોરાક દરમિયાન ઝાડ સામે ઘર્ષણ). તફાવતો હોવા છતાં, જિરાફના વાળ તૂટવા એ હાથી જેવા જ હતા (5F).

છબી નંબર 6: કેપીબારા હેર મોર્ફોલોજી (А - પ્લેટોની ડબલ ક્યુટિક્યુલર માળખું; В - ડબલ સ્ટ્રક્ચરનું ભંગાણ; С - ભંગાણની સીમાની નજીકના તંતુઓ બરડ અને સખત દેખાય છે; D - ડબલ સ્ટ્રક્ચરના ભંગાણના ઝોનમાંથી વિસ્તરેલ તંતુઓ).

કેપીબારસ અને પેકેરીના વાળ અભ્યાસ કરાયેલા અન્ય તમામ વાળ કરતા અલગ છે. કેપીબારામાં, મુખ્ય તફાવત એ ડબલ ક્યુટિકલ ગોઠવણી અને અંડાકાર વાળના આકારની હાજરી છે (6). વાળના બે અરીસાવાળા ભાગો વચ્ચેનો ખાંચો પ્રાણીની રૂંવાટીમાંથી પાણીને ઝડપથી દૂર કરવા તેમજ વધુ સારી વેન્ટિલેશન માટે જરૂરી છે, જે તેને ઝડપથી સૂકવવા દે છે. જ્યારે સ્ટ્રેચિંગના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે વાળને ખાંચ સાથે બે ભાગમાં વહેંચવામાં આવે છે, અને દરેક ભાગ નાશ પામે છે (6B). કોર્ટેક્સના ઘણા તંતુઓ અલગ અને ખેંચાયેલા છે (6 и 6D).

છબી #7: પેકરી હેર મોર્ફોલોજી (А - ક્યુટિકલની રચના અને ભંગાણની જગ્યા; В - કોર્ટેક્સ વિનાશનું મોર્ફોલોજી અને તેની રચનાની વિગતો; С - બંધ કોષો (વ્યાસમાં 20 માઇક્રોન), જેની દિવાલો તંતુઓ ધરાવે છે; D - સેલ દિવાલો).

પેકેરી (કુટુંબ તાયાસુઇડે, એટલે કે પેકરી) વાળમાં છિદ્રાળુ કોર્ટેક્સ હોય છે, અને ક્યુટિકલ લેયરમાં અલગ પ્લેટો હોતી નથી (7). વાળના આચ્છાદનમાં 10-30 માઇક્રોન (7B), જેની દિવાલોમાં કેરાટિન રેસા હોય છે (7). આ દિવાલો એકદમ છિદ્રાળુ છે, અને એક છિદ્રનું કદ લગભગ 0.5-3 માઇક્રોન છે (7D).

જેમ તમે ચિત્રમાં જોઈ શકો છો 7, તંતુમય આચ્છાદનના ટેકા વિના, ક્યુટિકલ બ્રેક લાઇન સાથે તિરાડ પડે છે, અને કેટલાક સ્થળોએ રેસા બહાર ખેંચાય છે. વાળને વધુ ઊભી કરવા માટે આ વાળની ​​​​રચના જરૂરી છે, દૃષ્ટિની રીતે પ્રાણીના કદમાં વધારો કરે છે, જે પેક્કરી માટે સંરક્ષણ પદ્ધતિ હોઈ શકે છે. પેક્કરી વાળ કમ્પ્રેશનને સારી રીતે પ્રતિકાર કરે છે, પરંતુ ખેંચાણનો સામનો કરતા નથી.

વિવિધ પ્રાણીઓના વાળના માળખાકીય લક્ષણો તેમજ તાણને કારણે તેમના પ્રકારના નુકસાનને સમજ્યા પછી, વૈજ્ઞાનિકોએ યાંત્રિક ગુણધર્મોનું વર્ણન કરવાનું શરૂ કર્યું.

ઈમેજ નંબર 8: દરેક વાળના પ્રકાર માટે વિકૃતિ ડાયાગ્રામ અને ડેટા મેળવવા માટે પ્રાયોગિક સેટઅપનો ડાયાગ્રામ (સ્ટ્રેન રેટ 10-2 s-1).

ઉપરના ગ્રાફ પરથી જોઈ શકાય છે તેમ, વિવિધ પ્રાણીઓની પ્રજાતિઓના વાળમાં ખેંચાણનો પ્રતિભાવ તદ્દન અલગ હતો. આમ, વ્યક્તિ, ઘોડો, ડુક્કર અને રીંછના વાળ ઊનની પ્રતિક્રિયા (કોઈની નહીં, પરંતુ કાપડ સામગ્રી) જેવી પ્રતિક્રિયા દર્શાવે છે.

3.5-5 GPa ના પ્રમાણમાં ઉચ્ચ સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ પર, વણાંકો એક રેખીય (સ્થિતિસ્થાપક) પ્રદેશ ધરાવે છે, ત્યારબાદ 0.20-0.25 ના તાણ સુધી ધીમે ધીમે વધતા તણાવ સાથે ઉચ્ચપ્રદેશ આવે છે, જે પછી સખ્તાઇનો દર નોંધપાત્ર રીતે વધે છે જ્યાં સુધી 0.40 ની નિષ્ફળતા તાણ. ઉચ્ચપ્રદેશ વિસ્તાર unwinding ઉલ્લેખ કરે છે а-કેરાટિન મધ્યવર્તી ફિલામેન્ટ્સનું હેલિકલ માળખું, જે કેટલાક કિસ્સાઓમાં (આંશિક રીતે) પરિવર્તિત થઈ શકે છે b-શીટ્સ (સપાટ માળખાં). સંપૂર્ણ અનવાઇન્ડિંગ 1.31 ની વિકૃતિ તરફ દોરી જાય છે, જે આ તબક્કાના અંત (0.20-0.25) કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે.

રચનાનો સ્ફટિકીય થ્રેડ જેવો ભાગ એક આકારહીન મેટ્રિક્સથી ઘેરાયેલો છે જે રૂપાંતરિત થતો નથી. આકારહીન ભાગ કુલ જથ્થાના લગભગ 55% જેટલો ભાગ બનાવે છે, પરંતુ માત્ર જો મધ્યવર્તી ફિલામેન્ટ્સનો વ્યાસ 7 એનએમ હોય અને તે આકારહીન સામગ્રીના 2 એનએમ દ્વારા અલગ પડે. અગાઉના અભ્યાસોમાં આવા ચોક્કસ સૂચકાંકો મેળવવામાં આવ્યા છે.

વિરૂપતાના સખ્તાઇના તબક્કા દરમિયાન, કોર્ટીકલ તંતુઓ વચ્ચે તેમજ માઇક્રોફિબ્રિલ્સ, મધ્યવર્તી ફિલામેન્ટ્સ અને આકારહીન મેટ્રિક્સ જેવા નાના માળખાકીય તત્વો વચ્ચે સ્લાઇડિંગ થાય છે.

જિરાફ, હાથી અને પેકરી વાળ પ્રમાણમાં રેખીય સખ્તાઈ પ્રતિભાવ દર્શાવે છે જેમાં ઉચ્ચપ્રદેશ અને ઝડપી સખ્તાઈના પ્રદેશો (શિખરો) વચ્ચે કોઈ સ્પષ્ટ ભેદ નથી. સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ પ્રમાણમાં ઓછું છે અને લગભગ 2 GPa છે.

અન્ય પ્રજાતિઓથી વિપરીત, કેપીબારા વાળ જ્યારે ક્રમિક તાણ લાગુ કરવામાં આવે છે ત્યારે ઝડપી સખ્તાઈ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ પ્રતિભાવ દર્શાવે છે. આ અવલોકન કેપીબારાના વાળની ​​અસામાન્ય રચના સાથે અથવા વધુ સ્પષ્ટ રીતે બે સપ્રમાણ ભાગો અને તેમની વચ્ચે રેખાંશ ગ્રુવની હાજરી સાથે સંકળાયેલું છે.

અગાઉના અભ્યાસો પહેલેથી જ હાથ ધરવામાં આવ્યા છે જે સૂચવે છે કે યંગનું મોડ્યુલસ (રેખાંશ સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ) વિવિધ પ્રાણીઓની જાતિઓમાં વાળના વ્યાસમાં વધારો સાથે ઘટે છે. આ કૃતિઓએ નોંધ્યું છે કે પેકેરીનું યંગનું મોડ્યુલસ અન્ય પ્રાણીઓ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે ઓછું છે, જે તેના વાળના બંધારણની છિદ્રાળુતાને કારણે હોઈ શકે છે.

તે પણ વિચિત્ર છે કે પેકેરીના વાળ (બે રંગ) પર કાળા અને સફેદ બંને વિસ્તારો હોય છે. ટેન્સાઇલ બ્રેક્સ મોટેભાગે વાળના સફેદ વિસ્તારમાં થાય છે. કાળા વિસ્તારની વધેલી પ્રતિકાર મેલાનોસોમની હાજરીને કારણે છે, જે ફક્ત કાળા વાળમાં જ જોવા મળે છે.

આ તમામ અવલોકનો ખરેખર અનન્ય છે, પરંતુ મુખ્ય પ્રશ્ન રહે છે: શું વાળના પરિમાણો તેની મજબૂતાઈમાં ભૂમિકા ભજવે છે?

જો આપણે સસ્તન પ્રાણીઓમાં વાળનું વર્ણન કરીએ, તો અમે સંશોધકો માટે જાણીતા મુખ્ય તથ્યોને પ્રકાશિત કરી શકીએ છીએ:

• મોટાભાગના વાળમાં તે મધ્ય ભાગમાં જાડા હોય છે અને અંત તરફ ટેપર્સ હોય છે; જંગલી પ્રાણીઓની રૂંવાટી તેમના રહેઠાણને કારણે જાડી હોય છે;
• એક પ્રજાતિના વાળના વ્યાસમાં ભિન્નતા સૂચવે છે કે મોટાભાગના વાળની ​​જાડાઈ આપેલ પ્રાણી જાતિઓ માટે સામાન્ય જાડાઈની શ્રેણીમાં બદલાય છે. વાળની ​​​​જાડાઈ એક જ જાતિના વિવિધ પ્રતિનિધિઓ વચ્ચે અલગ હોઈ શકે છે, પરંતુ આ તફાવતને શું અસર કરે છે તે હજુ પણ અજ્ઞાત છે;
• સસ્તન પ્રાણીઓની વિવિધ જાતિઓમાં વાળની ​​​​જાડાઈ અલગ અલગ હોય છે (જેટલી ક્લિચ લાગે છે).

આ સાર્વજનિક રૂપે ઉપલબ્ધ હકીકતો અને પ્રયોગો દરમિયાન મેળવેલા ડેટાનો સારાંશ કરીને, વૈજ્ઞાનિકો વાળની ​​​​જાડાઈ અને તેની મજબૂતાઈ વચ્ચેના સંબંધો બનાવવા માટે તમામ પરિણામોની તુલના કરવામાં સક્ષમ હતા.

છબી નંબર 9: વિવિધ પ્રાણીઓની જાતિઓમાં વાળની ​​​​જાડાઈ અને તેની મજબૂતાઈ વચ્ચેનો સંબંધ.

વાળના વ્યાસ અને એક્સ્ટેન્સિબિલિટીમાં તફાવત હોવાને કારણે, વૈજ્ઞાનિકોએ તે જોવાનું નક્કી કર્યું કે શું વેઇબુલના આંકડાઓના આધારે તેમના તાણના તાણની આગાહી કરી શકાય છે, જે ખાસ કરીને નમૂનાના કદ અને પરિણામી ખામીના કદમાં તફાવત માટે જવાબદાર હોઈ શકે છે.

એવું માનવામાં આવે છે કે વોલ્યુમ સાથે વાળ સેગમેન્ટ V સમાવે છે n વોલ્યુમના ઘટકો અને દરેક એકમ વોલ્યુમ V0 ખામીઓનું સમાન વિતરણ છે. આપેલ વોલ્ટેજ સ્તર પર, સૌથી નબળી લિંક ધારણાનો ઉપયોગ કરીને σ સંભાવના P વોલ્યુમ સાથે આપેલ વાળ સેગમેન્ટની અખંડિતતા જાળવવી V દરેક વોલ્યુમ ઘટકોની અખંડિતતા જાળવવાની વધારાની સંભાવનાઓના ઉત્પાદન તરીકે વ્યક્ત કરી શકાય છે, એટલે કે:

P(V) = P(V0) · P(V0)… · P(V0) = · P(V0)n

વોલ્યુમ ક્યાં છે V n વોલ્યુમ તત્વો ધરાવે છે V0. જેમ જેમ વોલ્ટેજ વધે છે P(V) કુદરતી રીતે ઘટે છે.

બે-પેરામીટર વેઇબુલ વિતરણનો ઉપયોગ કરીને, સમગ્ર વોલ્યુમની નિષ્ફળતાની સંભાવનાને આ રીતે વ્યક્ત કરી શકાય છે:

1 - P = 1 - exp [ -V/V0 · (σ/.0)મી]

જ્યાં σ - લાગુ વોલ્ટેજ, σ0 એ લાક્ષણિકતા (સંદર્ભ) તાકાત છે, અને m - વેઇબુલ મોડ્યુલસ, જે મિલકતની પરિવર્તનશીલતાનું માપ છે. તે નોંધવું યોગ્ય છે કે નમૂનાના કદમાં વધારો સાથે વિનાશની સંભાવના વધે છે V સતત વોલ્ટેજ પર σ.

ચાર્ટ પર 9 માનવ અને કેપીબારા વાળ માટે પ્રાયોગિક નિષ્ફળતાના તણાવનું વેઇબુલ વિતરણ બતાવવામાં આવ્યું છે. અન્ય પ્રજાતિઓ માટેના વળાંકોની આગાહી માનવ વાળની ​​જેમ m ની સમાન કિંમત સાથે સૂત્ર #2 નો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવી હતી (m = 0.11)

ઉપયોગમાં લેવાતા સરેરાશ વ્યાસ હતા: ડુક્કર - 235 µm, ઘોડો - 200 µm, peccary - 300 µm, રીંછ - 70 µm, હાથીના વાળ - 345 µm અને જિરાફ - 370 µm.

હકીકત એ છે કે બ્રેકિંગ સ્ટ્રેસ પર નિર્ધારિત કરી શકાય છે તેના આધારે P(V) = 0.5, આ પરિણામો દર્શાવે છે કે સમગ્ર જાતિઓમાં વાળના વ્યાસમાં વધારો સાથે નિષ્ફળતાનો તણાવ ઘટે છે.

ચાર્ટ પર 9B નિષ્ફળતાની 50% સંભાવના પર અનુમાનિત ભંગાણ તણાવ દર્શાવે છે (P(V) = 0.5) અને વિવિધ જાતિઓ માટે સરેરાશ પ્રાયોગિક બ્રેકિંગ સ્ટ્રેસ.

તે સ્પષ્ટ થઈ જાય છે કે જેમ જેમ વાળનો વ્યાસ 100 થી 350 mm સુધી વધે છે, તેમ તેમ તેનો બ્રેકિંગ સ્ટ્રેસ 200-250 MPa થી ઘટીને 125-150 MPa થઈ જાય છે. વેઇબુલ વિતરણ સિમ્યુલેશન પરિણામો વાસ્તવિક અવલોકન પરિણામો સાથે ઉત્તમ કરારમાં છે. એકમાત્ર અપવાદ પેકરી વાળ છે કારણ કે તે અત્યંત છિદ્રાળુ છે. વેઇબુલ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન મોડેલિંગ દ્વારા દર્શાવવામાં આવેલા પેકરી વાળની ​​વાસ્તવિક તાકાત ઓછી છે.

અભ્યાસની ઘોંઘાટ સાથે વધુ વિગતવાર પરિચય માટે, હું જોવાની ભલામણ કરું છું વૈજ્ઞાનિકો અહેવાલ આપે છે и વધારાની સામગ્રી તેને.

ઉપસંહાર

ઉપરોક્ત અવલોકનોનો મુખ્ય નિષ્કર્ષ એ છે કે જાડા વાળ મજબૂત વાળની ​​સમકક્ષ નથી. સાચું, જેમ કે વૈજ્ઞાનિકો પોતે કહે છે, આ નિવેદન સહસ્ત્રાબ્દીની શોધ નથી, કારણ કે મેટલ વાયરનો અભ્યાસ કરતી વખતે સમાન અવલોકનો કરવામાં આવ્યા હતા. અહીં મુદ્દો ભૌતિકશાસ્ત્ર, મિકેનિક્સ અથવા બાયોલોજીમાં પણ નથી, પરંતુ આંકડામાં છે - ઑબ્જેક્ટ જેટલો મોટો છે, ખામીઓનો અવકાશ વધારે છે.

વૈજ્ઞાનિકો માને છે કે આજે અમે જે કાર્યની સમીક્ષા કરી છે તે તેમના સાથીદારોને નવી કૃત્રિમ સામગ્રી બનાવવામાં મદદ કરશે. મુખ્ય સમસ્યા એ છે કે આધુનિક તકનીકોના વિકાસ છતાં, તેઓ હજી સુધી માનવ અથવા હાથીના વાળ જેવું કંઈક બનાવવા માટે સક્ષમ નથી. છેવટે, આટલું નાનું કંઈક બનાવવું પહેલેથી જ એક પડકાર છે, તેની જટિલ રચનાનો ઉલ્લેખ ન કરવો.

જેમ આપણે જોઈ શકીએ છીએ, આ અભ્યાસ દર્શાવે છે કે માત્ર સ્પાઈડર રેશમ ભવિષ્યની અતિ-મજબૂત અને અતિ-પ્રકાશ સામગ્રી માટે પ્રેરણા તરીકે વૈજ્ઞાનિકોના ધ્યાનને પાત્ર નથી, પણ માનવ વાળ પણ તેના યાંત્રિક ગુણધર્મો અને અદભૂત શક્તિથી આશ્ચર્યચકિત થઈ શકે છે.

વાંચવા બદલ આભાર, જિજ્ઞાસુ રહો અને અઠવાડિયું સરસ પસાર કરો મિત્રો. 🙂

કેટલીક જાહેરાતો 🙂

અમારી સાથે રહેવા બદલ આભાર. શું તમને અમારા લેખો ગમે છે? વધુ રસપ્રદ સામગ્રી જોવા માંગો છો? ઓર્ડર આપીને અથવા મિત્રોને ભલામણ કરીને અમને ટેકો આપો, $4.99 થી વિકાસકર્તાઓ માટે ક્લાઉડ VPS, એન્ટ્રી-લેવલ સર્વર્સનું એક અનન્ય એનાલોગ, જેની શોધ અમારા દ્વારા તમારા માટે કરવામાં આવી છે: VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps વિશેનું સંપૂર્ણ સત્ય $19 થી અથવા સર્વર કેવી રીતે શેર કરવું? (RAID1 અને RAID10 સાથે ઉપલબ્ધ, 24 કોરો સુધી અને 40GB DDR4 સુધી).

એમ્સ્ટરડેમમાં ઇક્વિનિક્સ ટાયર IV ડેટા સેન્ટરમાં ડેલ R730xd 2 ગણું સસ્તું? માત્ર અહીં 2 x ઇન્ટેલ ટેટ્રાડેકા-કોર Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ટીવી $199 થી નેધરલેન્ડમાં! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - $99 થી! વિશે વાંચો ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર કોર્પોરેશન કેવી રીતે બનાવવું. ડેલ R730xd E5-2650 v4 સર્વર્સના ઉપયોગ સાથેનો વર્ગ એક પેની માટે 9000 યુરોના મૂલ્યના છે?

સોર્સ: www.habr.com