Moun ki pi souvan asosye konvèsasyon sou dan ak kari, aparèy òtopedik ak sadist nan rad blan ki sèlman rèv fè pèl nan dan ou. Men, blag sou kote, paske san dantis ak règ etabli nan ijyèn oral, ou menm ak mwen ta sèlman manje pòmdetè kraze ak soup nan yon pay. Epi li nan tout blame pou evolisyon, ki te ban nou byen lwen soti nan dan yo ki pi dirab, ki tou pa rejenere, ki pwobableman fè reprezantan endistri a dantè ekstrèmman kontan. Si nou pale sou dan yo nan reprezantan bèt sovaj, Lè sa a, lyon Majestic, reken asasen ak iyèn trè pozitif imedyatman vin nan tèt ou. Sepandan, malgre pouvwa ak fòs machwè yo, dan yo pa etonan menm jan ak dan oursin. Wi, boul sa a nan zegwi anba dlo, ki, si ou etap sou, ka ruine yon bon pati nan vakans ou, gen byen kèk bon dan. Natirèlman, pa gen anpil nan yo, sèlman senk, men yo inik nan pwòp fason yo epi yo kapab file tèt yo. Ki jan syantis yo te dekouvri karakteristik sa a, ki jan egzakteman pwosesis sa a rive, e ki jan li ka ede moun? Nou aprann sou sa nan rapò gwoup rechèch la. Ale.
Rechèch baz
Premye a tout, li vo vin konnen karaktè prensipal la nan etid la - Strongylocentrotus fragilis, oswa an tèm imen, yon oursin woz. Sa a ki kalite oursin pa trè diferan de lòt tokay li yo, ak eksepsyon de yon fòm plis aplati ak koulè selèb. Yo viv byen fon (ki soti nan 100 m a 1 km), epi yo grandi jiska 10 cm an dyamèt.
"Skelèt la" nan yon oursin, ki montre senk-ray simetri.
Oursin lanmè yo, menm jan piman bouk sa ka son, bon ak sa ki mal. Ansyen yo gen yon fòm kò prèske parfe wonn ak simetri senk-ray pwononse, pandan y ap dènye yo gen plis asimetri.
Premye bagay ki atire je ou lè ou wè yon oursin se epin li yo ki kouvri tout kò li. Nan diferan espès, zegwi yo ka soti nan 2 mm a 30 cm.Anplis de zegwi yo, kò a gen spheridia (ògàn balans) ak pedicellaria (pwosesis ki sanble ak forceps).
Tout senk dan yo vizib klèman nan sant la.
Pou dekri yon oursin, ou dwe premye kanpe tèt anba, paske ouvèti bouch li sitiye sou pati ki pi ba nan kò a, men lòt ouvèti yo sou pati anwo a. Bouch oursin ekipe ak yon aparèy moulen ak bèl non syantifik "Antèn Aristòt la" (se Aristòt ki premye dekri ògàn sa a epi konpare fòm li ak yon antèn pòtab antik). Ògàn sa a ekipe ak senk machwè, chak nan yo ki fini nan yon dan byen file (antèn Aristotelian nan Lerison an woz ke yo te egzamine yo montre nan imaj 1C anba a).
Gen yon sipozisyon ke durability nan dan oursin asire pa file konstan yo, ki rive nan destriksyon gradyèl nan plak mineralize yo nan dan an kenbe netteté nan sifas la distal.
Men, ki jan egzakteman pwosesis sa a travay, ki dan yo bezwen file ak ki pa fè sa, e ki jan yo pran desizyon enpòtan sa a? Syantis yo te eseye jwenn repons pou kesyon sa yo.
Rezilta rechèch
Imaj #1
Anvan revele sekrè dantè yo nan oursin, ann gade nan estrikti a nan dan yo kòm yon antye.
Nan foto yo 1A-1S se ewo nan etid la montre - yon oursin woz. Menm jan ak lòt oursin lanmè, reprezantan espès sa a jwenn eleman mineral yo nan dlo lanmè. Pami eleman skelèt yo, dan yo trè mineralize (99%) ak kalsit ki rich nan mayezyòm.
Kòm nou te diskite pi bonè, erison sèvi ak dan yo grate manje. Men, san konte sa, yo sèvi ak dan yo pou yo fouye twou pou tèt yo, kote yo kache pou predatè oswa move tan. Bay itilizasyon sa a etranj pou dan, lèt la dwe trè fò ak byen file.
Sou imaj la 1D Yo montre tomografi mikwo-enfòmatik yon segman nan yon dan antye, ki montre ke dan an fòme sou yon koub eliptik ak yon koup transvèsal ki gen fòm T.
Seksyon transvèsal dan an (1E) montre ke yon dan konpoze de twa rejyon estriktirèl: lamin prensipal yo, rejyon kalkil la, ak lamin segondè yo. Rejyon wòch la konsiste de ti fib dyamèt ki te antoure pa yon kokiy òganik. Fib yo entegre nan yon matris polikristalin ki gen patikil kalsit mayezyòm ki rich. Dyamèt patikil sa yo se apeprè 10-20 nm. Chèchè yo remake ke konsantrasyon nan mayezyòm se pa inifòm nan tout dan an epi li ogmante nan direksyon pou fen a, ki bay ogmante rezistans mete li yo ak dite.
Seksyon Longitudinal (1F) zòn nan wòch nan dan an montre destriksyon nan fib yo, osi byen ke avulsion, ki rive akòz delaminasyon nan koòdone nan fib yo ak koki òganik la.
Plak prensipal yo anjeneral konpoze de kristal sèl nan kalsit epi yo sitiye sou sifas konvèks dan an, pandan y ap plak segondè ranpli sifas konkav la.
Foto 1G ka wè yon etalaj de plak prensipal koube ki kouche paralèl youn ak lòt. Imaj la montre tou fib yo ak matris polikristalin ranpli espas ki genyen ant plak yo. Kiel (1H) fòme baz koup transvèsal T-seksyon an epi ogmante frigidité koube dan an.
Kounye a ke nou konnen estrikti yon dan oursin woz, kounye a nou bezwen konnen pwopriyete mekanik eleman li yo. Pou rezon sa a, tès konpresyon yo te fèt lè l sèvi avèk yon mikwoskòp elektwon optik ak la nanoindentation*. Tès nanomekanik yo enplike echantiyon koupe ansanm oryantasyon longitudinal ak transverse dan an.
Nanoindentation* - tès materyèl la pa peze yon zouti espesyal - yon indenter - nan sifas echantiyon an.
Analiz done yo te montre ke modil Young an mwayèn (E) ak dite (H) nan pwent dan an nan direksyon longitudinal ak transverse yo se: EL = 77.3 ± 4,8 GPa, HL = 4.3 ± 0.5 GPa (longitudinal) ak ET = 70.2 ± 7.2 GPa, HT = 3,8 ± 0,6 GPa (transverse).
modil Young* - yon kantite fizik ki dekri kapasite yon materyèl pou reziste tansyon ak konpresyon.
Dite* - pwopriyete a nan yon materyèl reziste pénétration nan yon kò ki pi difisil (indenter).
Anplis de sa, endentasyon ak chaj adisyonèl siklik yo te fè nan direksyon longitudinal yo kreye yon modèl domaj visco-plastik pou zòn nan wòch. Sou 2A yo montre koub chaj-deplasman an.
Imaj #2
Yo te kalkile modil la pou chak sik baze sou metòd Oliver-Pharr lè l sèvi avèk done dechaje. Sik endentasyon yo te montre yon diminisyon monotone nan modil ak ogmante pwofondè endentasyon (2V). Deteryorasyon sa a nan rèd eksplike pa akimilasyon nan domaj (2C) kòm yon rezilta deformation irevokabl. Se enpòtan pou remake ke devlopman nan twazyèm lan rive alantou fib yo, epi yo pa atravè yo.
Pwopriyete mekanik konstitiyan dan yo te evalye tou lè l sèvi avèk eksperyans konpresyon micropillar kazi-estatik. Yo te itilize yon gwo bout bwa iyon konsantre pou pwodwi poto ki menm gwosè ak mikro. Pou evalye fòs kosyon ki genyen ant plak prensipal yo sou bò konvèks dan an, micropillars yo te fabrike ak yon oryantasyon oblik parapò ak koòdone nòmal ant plak yo (2D). Nan foto a 2E yo montre yon mikropilè ak yon koòdone enkline. Ak sou graf la 2F yo montre rezilta mezi estrès taye.
Syantis yo note yon reyalite enteresan - modil elastik mezire se prèske mwatye nan tès endentasyon. Diferans sa a ant tès indentation ak konpresyon tou te note pou emaye dan. Nan moman sa a, gen plizyè teyori pou eksplike diferans sa a (soti nan enfliyans anviwònman pandan tès yo rive nan kontaminasyon echantiyon), men pa gen okenn repons klè pou kesyon poukisa diferans lan rive.
Pwochen etap la nan etid la nan dan oursin te mete tès te pote soti lè l sèvi avèk yon mikwoskòp elektwon optik. Dan an te kole nan yon detantè espesyal epi peze kont yon substra dyaman ultrananokristalin (3A).
Imaj #3
Syantis yo note ke vèsyon yo nan tès la mete se opoze a nan sa ki tipikman fè, kote yon pwent dyaman bourade nan yon substra nan materyèl la yo te teste. Chanjman nan teknik tès mete pèmèt pou yon pi bon konpreyansyon sou pwopriyete yo nan mikrostruktur yo ak eleman nan dan an.
Kòm nou ka wè nan foto yo, lè chaj kritik la rive, chips kòmanse fòme. Li vo konsidere ke fòs la nan "mòde" nan antèn Aristòt la nan oursin varye depann sou espès yo soti nan 1 a 50 newtons. Nan tès la, yo te itilize yon fòs ki soti nan dè santèn de micronewton a 1 newton, i.e. soti nan 1 a 5 newton pou tout antèn Aristotelian (depi gen senk dan).
Foto 3B (i) vizib patikil amann (flèch wouj) ki te fòme kòm yon rezilta nan mete sou zòn nan wòch. Kòm zòn nan wòch mete ak kontra, fant nan interfaces ki genyen ant plak yo ka devlope ak difize akòz konpresyon-taye chaj ak akimilasyon estrès nan zòn nan plak kalsit. Foto yo 3B(ii) и 3B(iii) montre kote fragman yo te kraze.
Pou konparezon, de kalite eksperyans mete yo te pote soti: ak yon chaj konstan ki koresponn ak aparisyon nan sede (WCL) ak ak yon chaj konstan ki koresponn ak estrès nan sede (WCS). Kòm yon rezilta, de kalite mete dan yo te jwenn.
Mete videyo tès la:
Etap I
Etap II
Etap III
Etap IV
Anba chaj konstan, yo te obsève konpresyon nan zòn nan nan tès WCL la, men pa gen okenn chipping oswa lòt domaj nan plak yo te obsève (4A). Men, nan tès WCS la, lè fòs nòmal la te ogmante pou kenbe estrès kontak nominal la konstan, yo te obsève chipping ak pèt plak yo (4V).
Imaj #4
Obsèvasyon sa yo konfime pa graf la (4S) mezi nan zòn nan konpresyon ak volim nan plak chipped depann sou longè a glisman (nan echantiyon an sou dyaman an pandan tès la).
Graf sa a montre tou ke nan ka a nan WCL, chips pa fòme menm si distans la glisman pi gran pase nan ka a nan WCS. Enspeksyon plak konprese ak chipped pou 4V pèmèt nou pi byen konprann mekanis pwòp tèt ou file nan dan oursin.
Zòn nan zòn konprese nan wòch la ogmante kòm plak la kraze, retire yon pati nan zòn konprese a. [4B (iii-v)]. Karakteristik mikrostruktural tankou kosyon ki genyen ant wòch ak dal fasilite pwosesis sa a. Mikwoskopi te montre ke fib yo nan zòn kalkil la koube epi yo antre nan kouch plak yo nan pati konvèks dan an.
Sou tablo a 4S yon so nan volim nan zòn nan chipped vizib lè nouvo plak la detache nan dan an. Li se kirye ke nan menm moman an gen yon diminisyon byen file nan lajè a nan rejyon an aplati (4D), ki endike yon pwosesis pwòp tèt ou file.
Senpleman mete, eksperyans sa yo te montre ke lè yon chaj konstan nòmal (pa kritik) kenbe pandan tès mete, pwent la vin mat pandan ke dan an rete byen file. Li sanble ke dan erison yo file pandan itilizasyon an, si chaj la pa depase kritik, otreman domaj (chips) ka rive olye ke file.
Imaj #5
Pou konprann wòl mikwostrikti dan yo, pwopriyete yo ak kontribisyon yo nan mekanis pwòp tèt ou file, yo te fè yon analiz eleman fini ki pa lineyè nan pwosesis mete an (5A). Pou fè sa, yo te itilize foto yon seksyon longitudinal nan pwent dan an, ki te sèvi kòm baz pou yon modèl ki genyen de dimansyon ki fòme ak wòch, plak, keel ak interfaces ant plak ak wòch.
Изображения 5B-5H se trase kontou kritè von Mises (kritè plastik) nan kwen wòch ak rejyon dal. Lè yon dan konprese, wòch la sibi gwo deformation viskoplastik, akimile domaj, ak kontra ("plati") (5B и 5C). Plis konpresyon lakòz yon bann taye nan wòch la, kote anpil nan deformation plastik la ak domaj akimile, chire yon pati nan wòch la, pote l an kontak dirèk ak substra a (5D). Fragmantasyon wòch sa a nan modèl sa a koresponn ak obsèvasyon eksperimantal (fragman kase sou 3B (i)). Konpresyon tou lakòz delaminasyon ant plak yo kòm eleman yo koòdone yo sibi chaj melanje, sa ki lakòz dekoezyon (delaminasyon). Kòm zòn kontak la ogmante, estrès kontak ogmante, sa ki lakòz inisyasyon krak ak pwopagasyon nan koòdone a (5B-5E). Pèt adezyon ant plak yo ogmante koube ki lakòz plak ekstèn lan vin detache.
Grate agrave domaj koòdone, ki mennen ale nan retire wafer lè wafer (yo) sibi klivaj (kote fant devye nan koòdone a epi antre nan wafer la, 5G). Pandan pwosesis la ap kontinye, fragman plak la vin detache nan pwent dan an (5H).
Enteresan, modèl la trè byen predi chipping nan tou de zòn yo wòch ak plak, ki syantis yo te deja remake pandan obsèvasyon (3B и 5I).
Pou yon konesans pi detaye ak nuans etid la, mwen rekòmande gade и pou li.
Épilogue
Travay sa a yon lòt fwa ankò konfime ke evolisyon pa t trè favorab nan dan moun. Seryezman, nan etid yo, syantis yo te kapab egzamine an detay epi eksplike mekanis pwòp tèt ou file nan dan oursin, ki baze sou estrikti a etranj nan dan an ak chaj ki kòrèk la sou li. Plak ki kouvri dan lerison an kale anba yon sèten chaj, ki ede kenbe dan an byen file. Men, sa pa vle di ke oursin ka kraze wòch, paske lè endikatè chaj kritik yo rive jwenn, fant ak bato fòme sou dan yo. Li sanble ke prensip "ou gen fòs, ou pa bezwen entèlijans" ta sètènman pa pote okenn benefis.
Yon moun ta ka panse ke etidye dan yo nan moun ki rete nan fon lanmè a pa pote okenn benefis pou moun, eksepte pou satisfè kiryozite moun ensasyabl. Sepandan, konesans yo te jwenn nan rechèch sa a ka sèvi kòm baz pou kreyasyon nouvo kalite materyèl ki pral gen pwopriyete ki sanble ak dan Lerison - rezistans mete, pwòp tèt ou file nan nivo materyèl san asistans ekstèn, ak rezistans.
Kèlkeswa sa, lanati kache anpil sekrè ke nou poko dekouvri. Èske yo pral itil? Petèt wi, petèt pa. Men pafwa, menm nan rechèch ki pi konplèks la, pafwa se pa destinasyon an ki enpòtan, men vwayaj la li menm.
Vandredi sou tèt:
Anba dlo forè varech jeyan sèvi kòm yon kote rasanbleman pou oursin lanmè ak lòt bèt lanmè etranj. (BBC Earth, vwa-over pa David Attenborough).
Mèsi paske w gade, rete kirye epi pase yon bon wikenn tout moun! 🙂
Mèsi paske w rete avèk nou. Ou renmen atik nou yo? Vle wè plis kontni enteresan? Sipòte nou pa mete yon lòd oswa rekòmande pou zanmi, 30% rabè pou itilizatè Habr sou yon analòg inik nan sèvè nivo antre, ki te envante pa nou pou ou: (disponib ak RAID1 ak RAID10, jiska 24 nwayo ak jiska 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 fwa pi bon mache? Sèlman isit la nan Netherlands! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - soti nan $ 99! Li sou
Sous: www.habr.com