Մարդու մազերը ժամանակակից աշխարհում պարզապես տեսողական ինքնության տարր են, մի մաս imidժի և դիմագծի: Զարմանալիորեն, այս կոշտ ձևավորումները, որոնք կառուցված են մաշկի վրա, մի քանի կարևոր կենսաբյոլոգիական դեր են կատարում՝ պաշտպանություն, ջերմաստիճանի կարգավորում, զգայունություն և այլն: Եվ որքան ամուր են մեր մազերը? Պարզվում է, որ դրանք բազմաթիվ անգամ ավելի ամուր են, քան տրանսպորտային օդանավերի կամ մարումի մազերը:
Այսօր մենք կներկայացնենք հետազոտություն, որտեղ Կալիֆոռնիայի համալսարանի գիտնականները ցանկացել են ստուգել, թե ինչպես են մազի հաստությունը և դրա ամրությունը մի քանի կենդանիների տեսակներում, այդ թվում՝ մարդու, փոխկապակցված: Ո՞վ է ունենում ամենաընդհանուր մազերը, ի՞նչ մեխանիկական հատկություններ ունեն տարբեր տեսակների մազերը, և ինչպես կարող է այս հետազոտությունը օգնել նոր նյութերի մշակմանը: Այս մասին կիմանանք գիտնականների զեկուցվածքում: Երեք տարի առաջ:
Ուսման հիմքը
Մազերը, որոնք հիմնականում կազմված են կերատին սպիտակուցից, մամլատարումների մաշկում կոշտ ձևավորումներ են: Իրականում, մազերը, մորթին և պեշը՝ սինոնիմեր են: Իր կառուցվածքով մազը կազմված է կերատինային շերտերից, որոնք միմյանց վրա են տեղադրված, ինչպես յուրաքանչյուրը վայրի բառարաններով: Յուրաքանչյուր մազ ունի երեք շերտ՝ կուտիկուլա՝ արտաքին և պաշտպանիչ շերտ, կորտեքս՝ խոլորձային նյութ, որը բաղկացած է երկարացած մահացած բջիջներից (այսինքն՝ նրա ամրության և ամրության համար կարևոր է, ինչպիսիք են մազի գույնը, որը ժառանգված է մելանինից) և պոզաբելյույսը՝ մազի կենտրոնական շերտը, որը բաղկացած է ոչ կանոնավոր կերատինային բջիջներից և օդային խոռոչներից, որոնք մասնակցում են սննդանյութերի փոխանցմանը մյուս շերտերին:
Եթե մազը vertikal բաժանենք, ապա ստանում ենք վերակրոտային հատված (ուժ) և ցածր մազ (պագոյից կամ արմատից): Առջոցը շրջապատված է ֆոլիկուլով, որի ձևը նաև կախված է մազի ձևի: Շրջանաձև ֆոլիկուլը — ուղիղ, ովալ ֆոլիկուլը — մի փոքր կոր, որոնց բույսի տեսք ունեցող ֆոլիկուլը — խումներ:
Ամեն շատ գիտնականներ ենթադրում են, որ տեխնոլոգիական առաջընթացի շնորհիվ մարդու էվոլյուցիան փոխվում է: Այսինքն՝ որոշ օրգաններ և կառուցվածքներ մեր մարմնում աստիճանաբար դառնում են ռուդիմենտարային — նաև, որոնք կորուստ են տալիս իրենց նպատակին: Այս դեպքում՝ տարբեր օրգաններով կարող ենք անվանել իմաստները, ավելորդ մազիկներ և մազերի շերտը մարմնում: Մյուս խոսքով, գիտնականները կարծում են, որ ժամանակի ընթացքում այս կառուցվածքները պարզապես կվերանա մեր անատոմիայից: Ցավոք, դժվար է ասել, սակայն շատ շատ մարդկանց մոտ իմաստները, օրինակ, կապված են ստոմատոլոգներին՝ որոնց մերժումներից մեկը տեղի է ունենում:
Ինչ էլ որ լինի, մարդու մազերը անհրաժեշտ են, գուցե դրանք արդեն չեն խաղում կարևորագույն դեր ջերմակարգավորման մեջ, բայց estética-ի մեջ, այնուհանդերձ, դրանք մնում են անբաժանելի մասը։ Դա է դառնում նաև համաշխարհային մշակույթի մասին։ Մասնավորապես, շատ երկրներում մազերը հազարավոր տարիների ընթացքում եղել են մարմնական ուժի աղբյուր, իսկ դրանց ներկայությունը կապված է առողջության հնարավոր խնդիրների և նույնիսկ կյանքի ձախողումների հետ։ Մազերի սակրալ նշանակությունը տեղափոխվել է հին ցեղերի շամանական ծիսակարգերից ավելի ժամանակակից կրոնների, գրականության, նկարչության և քանդակագործության աշխատանքների։ Բացի այդ, կանացի գեղեցկությունը հաճախ կապված է եղել այն մասին, թե ինչպես են выглядели կամ նկարագրված (օրինակ, նկարներում) սիրելի տիկնայք։
Ուշադրություն դարձրեք, թե որքան մանրամասն է կերպարված Վեներայի մազերը (Սանդրո Բոտտիչելի, «Վեներայի ծնունդ», 1485):
Թողնենք մազերի մշակութային և estéticaական ասպեկտները մի կողմ և անցնենք գիտնականների ուսումնասիրությանը։
Մազերը, տարբեր ձևերով, առկա են շատ կաթնասունների տեսակներում։ Եթե մարդու համար նրանք արդեն չեն այնքան կարևոր կենսաբանական տեսանկյունից, ապա կենդանական աշխարհի այլ ներկայացուցիչների համար մազերն ու մաշկը չափազանց կարևոր հատկանիշներ են։ Ավելին, մարդու և, օրինակ, փղի մազերի հիմնական կառուցվածքը շատ նման է, սակայն կան նաև տարբերություններ։ Ամենահայտիներից մեկը նրանց չափսերն են, քանի որ փղի մազը շատ ավելի հաստ է մերից, սակայն, ինչպես պարզվել է, ոչ ավելի ուժեղ։
Գիտնականները մազերը ուսումնասիրում են բավական երկար ժամանակ։ Այս աշխատանքների արդյունքները կիրառվել են ինչպես կոսմետոլոգիայում և բժշկության մեջ, այնպես էլ թեթև արդյունաբերությունում (կամ ինչպես հայտնի է շատերի կողմից, «թեթև արդյունաբերություն»), ավելի ճշգրիտ ՝ տեքստիլում։ Բացի այդ, մազերի ուսումնասիրությունը շատ օգնեց կերատինային հիմքով կենսանյութերի մշակմանը, որը դեռ անցյալ դարի սկզբին սովորել էին բաժանել կենդանիների պոչերից լեյի միջոցով։
Այսպիսով ստացված կերատինը օգտագործվել է գել ստեղծելու համար, որը կարող էր ամրապնդվել ֆորմալդեհիդի ավելացման միջոցով։ Հետագայում կերատինը սովորել են բաժանել ոչ միայն կենդանիների պոչերից այլև նրանց մազերից, ինչպես նաև մարդու մազերից։ Կերատինի հիմքով ստեղծված նյութերը գտնվել են կիրառություն կոսմետիկայում, կոմպոզիտներում և նույնիսկ դեղահատերի մակերեսում։
Մեր օրերում շատ արագ զարգանում է ամուր և թեթև նյութերի ուսումնասիրության և արտադրության ոլորտը։ Մազերը, լինելով այդպիսիներ բնության կողմից, բնական նյութերից մեկը են, ինչն ոգևորում է նմանատիպ ուսումնասիրությունները։ Ինչքան ուժային դիմադրությունը մաշկի և մարդու մազերի, որը կազմում է 200-260 ՄПа, ինչը համարժեք է ոչ թե ուժային դիմադրությանը 150-200 ՄПа / գր մ-3։ Իսկ դա գրեթե համարժեք է ստալին (250 ՄПа / գր մ-3)։
Գլխավոր դեր կատարող մեքանիկական հատկությունների ձևավորման գործում մազի աստիճանական կառուցվածքն է, որը հիշեցնում է մատրոստը: Այս կառուցվածքի ամենակարևոր տարրերից մեկը ներքին կորտեքսն է, որը բաղկացած է կեղևային բջիջներից (մարդկության մոտ 5 մկմ տրամածությամբ և 100 մկմ երկարությամբ), որոնք կազմված են խմբավոր մաքռոֆիբրիլներից (լրատվությունում մոտ 0.2-0.4 մկմ), որոնք, իրենց հերթին, բաղկացած են միջանկյալ թելերից (7.5 նմ տրամածությամբ), որը մուտքագրված է ամորֆ մատրիցում:
Մազերի մեխանիկական հատկությունները, նրանց զգայունությունը ջերմաստիճանին, խոնավությանը և ձևափոխության նկատմամբ ուղղակի արդյունքում են ամորֆ և որոշակի բաղադրիչների միմյանց համագործակցության: Մարդկային մազի կորտեքսի կերատինային թելերը սովորաբար ունեն մեծ ձգանողություն՝ ձգվածության ժամանակ 40% -ից ավել:
Այսքան բարձր արժեքը պայմանավորված է կառուցվածքի բացահայտմամբ մեզ-կերատինյան և, որոշ դեպքերում, դրա վերածմամբ b-կերատինի, ինչը հանգեցնում է երկարության ավելացման (սպիրալի լրիվ պտույտը 0.52 նմ ձգվում է մինչև 1.2 նմ կոնֆիգուրացիայում b). Սա է առավելագույն պատճառներից մեկը, թե ինչու շատ ուսումնասիրություններ կենտրոնացած են եղել հենց կերատինի վրա՝ փորձում վերականգնել այն սինթետիկ ձևով: Սակայն մազերի արտաքին շերտը (կուտիկուլը), ինչպես արդեն գիտենք, բաղկացած է շերտերից (նախատեսվում է 0.3-0.5 մկմ հաստությամբ և 40-60 մկմ երկարությամբ):
Ավելի վաղ գիտնականները արդեն ուսումնասիրել են տարբեր տարիքի և էթնիկ խմբերի մարդկանց մազերի մեխանիկական հատկությունները: Այս պնդմամբ շեշտվել է տարբեր կենդանական տեսակների մազերի մեխանիկական հատկությունների ուսումնասիրության վրա, այնպիսիք են՝ մարդ, ձի, արջ, խոզ, կապբարան, պեկարի, զոլ և փիղ:
Հետազոտության արդյունքները
Պատկեր №1: մարդկային մազի մորֆոլոգիա (Ա — կուտիկուլ; Մեույն — կորտեքսի ընդացքը; ցույց տալիս թելերի ավարտները, Ս — ընդացքի մակերես, որտեղ երևում են երեք շերտեր; D — կորտեքսի կողային մակերես, որը ցույց է տալիս թելերի ձգումը):
Մեծահասակ人的 մազի տրամագիծը կազմում է մոտ 80-100 մկմ: Համակարգված մազերի խնամքով նրանց տեսքը բավականին ամբողջական է (1Ա). Մարդկային մազերի ներքին բաղադրիչ է ֆիբրոզային կորտեքսը: Ձգման փորձի ժամանակ հայտնաբերվեց, որ կուտիկուլն ու մարդուն տարրերը կոտրվում են տարբեր կերպերով: Կուտիկուլը սովորաբար կոտրվում է աբրազիվորեն (նեղում), իսկ կորտեքսի կերատինային թելերը շարվել և հեռացվում են ընդհանուր կառուցվածքից (1В).
Նկարագրում 1С հստակ երևում է կուտիկուլի խ fragile մակերևոյթը շերտերի տեսողական տեսքով, որոնք միմյանց ծածկող կուտկլի շերտեր են և 350-400 նմ հաստությամբ: Տեսանելի շերտումը կործանման մակերեսում, ինչպես նաև իրավիճակի խ fragility բնույթը ցույց է տալիս նեղ միջֆազային կապի հակառակ ուղղություն կուտիկուլի և կորտեքսի միջև, ինչպես նաև կորտեքսի ներսի թելերի միջև:
Կերատինային թելերը կորտեքսում եղել են շարված (1D). Սա վկայում է, որ երիկամի կորակն առաջին հերթին պատասխանատու է մազերի մեխանիկական ուժի համար։
Զարգացում №2: ձիու մազի մորֆոլոգիա (Ա — կտիկուլ, որի որոշ սլաքներ մի քիչ շեղված են խնամքի պակասից; Մեույն — արտաքին տեսք մազի պատռվածության; Ս — մանրամասներ կորակով, որտեղ տեսանելի է կտուկի կտրվածքը; D — կտիկուլի մանրամասներ։
Ձիու մազերի կառուցվածքը նման է մարդկայիններին, բացի այն, որ տրամագիծը 50%-ով մեծ է (150 մկմ): լուսանկարում 2Ա հստակ վնասվածքներ են տեսանելի կտիկուլում, որտեղ բազմաթիվ սլաքներ այնքան էլ սերտ կապված չեն ձողիկի հետ, ինչպես դա մարդկանց մազերում էր: Ձիու մազի պատռվածքի սուբյեկտում ներկա են նաև սովորական պատառներ և մազի պատռվածություն (կտիկուլայի սլաքների առարկայականություն): Սովորական և վնասվածքներ են տեսանելի: Այն հատվածներում, որտեղ սլաքները լիովին կտրված են, տեսանելի է կտիկուլի և կորակի միջև առնչություն ( 2В ). Մի քանի մազաթելեր քաշվել և չեզոքացվել են առնչության տարածքում: Նույնիսկ այն դեպքում, երբ համեմատվում է դինամիկ դիտարկումները նախորդների հետ (մարդու մազ), նման ավերածությունները ցույց են տալիս, որ ձիու մազերը չեն հանդիպել նույն ինտրիգներին, ինչպես մարդկանց մազերը, երբ կորակի մազաթելերը երկարացված են և լիովին անջատվել են կտիկուլից: Բացի այդ, տեսանելի է, որ որոշ սլաքներ անջատվել են ձողիկից, ինչը կարող է լինել երկարության խոչնդոտի հետևանքով (2ՍԶարգացում №3: արջի մազի մորֆոլոգիա (2D).
— վնասվածքներ երկու կետերում, որոնք կապված են պատռվածության տարածքի հետ;Ա — կուտիկուլ; Մեույն — կտիկուլայի կոտրվածք սեղմված կոմպոզիցիայի դեգեներացիայի պատճառով; Ս — մանրամասներ մարմինների կառուցվածքից, տեսանելի են մի քանե ձողեր ընդհանուր կառուցվածքից): D Արձոլի մազերի հաստությունը 80 մկմ է: Կտիկուլայի տակները չափազանց սերտ ամրացված են միմյանց (
), իսկ որոշ հատվածներում դժվար է տարբերակել առանձին կտիա: Սա կարող է լինել հարակից մազերի միմյանց հպման հետևանքով։ Երբ հարատև սեղմումների ազդեցությամբ այդ մազերը բառացիորեն բացվում էին երկար ճեղքերով (կցված է3Ա), որը ցույց է տալիս, որ վնասված կտիկուլային կապս փոքրանում է, კերատինային丝տումներն էկսպլոիզվում էին: Կորակի մազաթելերը ազդում են կտիկուլ չոտնվելու, ինչը հաստատվում է վազեխնային պաթերտով ( 3B). Սա սեղմող կապերը կսկսի ձողերից մի քանիսի դուրս գալ (3СԶարգացում №4: խոզի մազի մորֆոլոգիա (3D).
— սովորական հարթ մազի պատռվածություն;Ա — կտտանի կառուցվածքը ցույց է տալիս վատ վիճակի բաժանվող վանդակի կապակցվածությունը; Մեույն — մանրամասներ մազի մակերեսում կողմ զոհի շրջանակում; Ս — ընդհանուր ապագաներից դուրս եկող վասեր և նունւք անոններ): D Խոզի մազերը բավականին հաստ են (230 մմ), հատկապես համեմատելով արջի մազի հետ: Խոզի մազի պատռվածությունը վնասի դեպքում երևում է բավական վճիռ։
Волосы кабана достаточно толстые (230 мм), особенно в сравнении с медвежьими. Разрыв волос кабана при повреждении выглядит достаточно отчетливо (4Ա) ուղղահայաց լարման ուղղությանը երկարացմամբ։
Առանցքային փոքր մերկ ջլիկները պոկվել են շոգնկապի հիմնական մարմնից երկարացման եզրերից (4Բ).
Վնասվածքի տարածքում հստակ տեսնում է մանրաթելերի շերտում խզումը, ինչպես նաև երևում է, որ դրանք շատ լավ կապված են մեկօրեայ մեջ (4С). Միայն քրտչապես վիրտուալ մասնավորապես միջուկի և ջլի միջեւ մերկացել են բաժանման պատճառով (4D), ինչը ցույց է տալիս, որ գտնվել են հաստ մանրաթելեր (250 նմ տրամագծով)։ Որոշ մանրաթելերն ընդհանրապես փոքրիկ դուրս են եկել ամրությանդ պատճառով։ Կարծիք կա, որ դրանք служают որպես խելամիտ ամրություն խոզի волосերի համար։
Պատկեր №5: նապիգների հյուսվածք (Ա — Ս) և նպատակների (D — F). Ա — կուտիկուլ; Մեույն — մնդակի հավելյալ կոչումը; Ս —ստահահատումները ներսում ցույց են տալիս, ուր են պոկվել մանրաթելերը։ D — քրտինքի շերտեր; Ե — հարթ փխրություն; F — մանրաթելեր, մերկացած մակերեսի պրիզմատիկ սրվող մասում։
Նապիգի մաշկը կարող է լինել մոտ 330 մկմ հաստություն, իսկ մեծերի մոտ հասնում է 1.5 մմ: Մակերևույթին օբյկտիվորեն դժվար է տարբերակի (5Ա). Նապիգի մաշկը նույնպես զբաղեցնում է բնական փխրություն, այլ խոսքով՝ մաքուր խզումը երկարեցման գործընթացում։ Հաստացումները մակերևութային վնասվածքների շրջանում պատկերացնում են լոջարար տեսք (5Վ), հնարավոր է պայմանավորված է նապիգի առողջեցման մեջ փոքր պակասություններով։ Մակերևութային վնասվածքում նույնպես կարելի է տեսել որոշ փոքր անցքեր, որտեղ վնասվածքից առաջ, հնարավոր է, եղել են ամրացող մանրաթելերը (5С).
Գնիկներին մեթոդիկ տարածքը ավելի հաստ է (370 մկմ), չափը բնական առարկայի համանման չէ (5D). Կարծիք կա, որ դա պայմանավորված է տարբեր բնօրինակների կողմից վնասվածքի հետ (օրինակ, ցած պայմանների ընթացքում կորայիններին։ Առանց տարբերությունների, վնասման տեսք մոտ էևորությանը (5F).
Պատկեր №6: նապիգի մանրաթելերի հյուսվածք (Ա — երկակի խոստումնալից կառուցվածքներ; Մեույն — երկակի կառուցվածքի կտրվածքը; Ս — մանրաթելերը, մոտավորապես զարկանային եզրի ծայրին выглядят խոնավ և ամուր; D — երկարացնել խոտը երկակի կտրվածքի պառակտման հատվածից։
Նապիգների և պեկարի մանրաթելերը զգալիորեն տարբերվում են բոլոր հետազոտված հյուսվածքներից։ Նապիգների հիմնական տարբերությունը կազմում է երկակի խոստում կառուցվածքի և օվալ ձևի մաշկին (6Ա). Երկու սինդիկներից բաղկացած հատվածը անհրաժեշտ է կանգ առնելու համար, որպեսզի ավելի արագ չորանա։ Ցանկացած երկարակայից մանրաթելերի իրականացումը բաժանվում է երկու մասերի երկայնքով արահետից, և յուրաքանչյուր մասի դյուրացում (6В). Շատ դարակներն էլումանում են և երկարանում (6С և 6D).
Պատկեր №7: պেকարի մանրաթելերի հյուսվածք (Ա — կառուցվածքների կառուցվածն ու վնասի տեղը; Մեույն — կառուցվածքի դրսևորումը և մանրածաղաքական մանրամասները; Ս — փակ բջիջներ (20 մկմ տրամագծով), որոնց պատերը կազմված են մանրաթելերից; D — բջիջների պատերը).
Փեկարուց (ինչպես հայտնի է, համբերության ընտանիքը Tayassuidae, այսինքն, փեկարուցային) մազերը ունեն հորատվող կորտեկս, իսկ ամուր շերտը չունի հստակ դաշտեր (7Ա). Մազի կորտեկսը պարունակում է փակ բջիջներ, որոնց չափն է 10-30 մկմ (7Բ), որոնց պատերը կազմված են կերատինային մանրաթելերից (7Գ). Այս պատերը բավարարապես հորատվող են, իսկ մեկ պորի չափը կազմում է մոտ 0.5-3 մկմ (7Դ).
Ինչպես երևում է նկարում, 7Ա, առանց մանրաթելային կորտեկսի աջակցության, ամուր շերտը ճաքում է խթանման գծի երկայնքով, իսկ մանրաթելերը որոշ վայրերում երկարացնում են։ Այսպիսին մազի կառուցվածքը անհրաժեշտ է, որպեսզի մազերը լինեն ավելի ուղիղ, տեսանելիորեն մեծացնելով կենդանու չափը, ինչը կարող է լինել փեկարուցի պաշտպանական մեխանիզմը։ Փեկարուցի մազերը բավականին լավ դիմադրում են սեղմմանը, բայց ձգմանը չեն դիմանում։
Փակելով տարբեր կենդանիների մազերի կառուցվածքային առանձնահատկությունները, ինչպես նաև ձգման պատճառած վնասի տեսակները, գիտնականները սկսեցին նկարագրել մեխանական հատկությունները։
Իմիջեղ №8: յուրաքանչյուր մազի տեսակի համար էլաստիկ դիագրամ, և փորձարարական սարքավորման գիծ տվյալների ձեռք բերելու համար (սեղմման արագությունը 10-2 ս-1):
Ինչպես երևում է վերևում ներկայացված գծագրից, տարբեր կենդանիների մազերի արձագանքը ձգմանը բավականին տարբեր էր։ Մարդու, ձիու, գորշ վերևների և արջերի մազերը ցույց տվեցին արձագանք, որը նման էր մատների (ոչ մեկի, այլ տեքստիլ նյութի) արձագանքին։
Իրականում բարձր ճկման մոդուլով, որը կազմում է 3.5-5 ԳПа, գծերը բաղկացած են ուրվագծային (ճկուն) մասից, որի հետևում հետևում է հարթակ՝ կրելու արդյունավետությունը մինչև 0.20-0.25 ձգման պահպանմանը, հետո հետագա ողջացման արագությունը զգալիորեն բարձրանում է մինչ վերջնական ջոկման 0.40-ում։ Հարթության տարածքը վերաբերում է մակերեսային մեզ-մզված շերտավոր կերատինային միջին մանրաթելերին, որոնք որոշ դեպքերում կարող են (պատշաճ) վերածվել b-թերթերի (հարթ կառուցվածքներին)։ Հերթով ամբողջական ստացվեց 1.31 ձգման, որն ակնհայտորեն բարձր է, քան այս փուլը (0.20-0.25):
Կրystalline թելային մասը կառուցվածքի շուրջ պարունակում է ամորֆ մատրիցա, որը չի փոխվում։ Ամորֆ մասը կազմում է մոտ 55% ընդհանուր ծավալից, բայց միայն այն պայմանով, որ միջին մանրաթելերի տրամագիծը հավասար է 7 նմ և որ դրանք բաժանվում են ամորֆ նյութով 2 նմ վրա։ Այսպիսի ճշգիր տիրույթները հրապարակվել են նախորդ հետազոտություններում։
Հետազոտության փուլում, որը բնութագրվում է ամրացման հետ, տեղի է ունենում սահումը կորտիկալ մանրաթելերի միջև, ինչպես նաև ավելի մանր կառուցվածքային տարրերի՝ միկրոֆիբրիլների, միջին մանրաթելերի և ամորֆ մատրիցայի միջև։
Жирафовые, слоновьи и пекарские волосы демонстрируют относительно линейную реакцию на упрочнение без четкого разделения на плато и области быстрого упрочнения (пики). Модуль упругости сравнительно низкий и составляет около 2 ГПа.
В отличие от других видов, волосы капибары показывают реакцию, характеризующуюся быстрым упрочнением при последовательных нагрузках. Это наблюдение связано с необычной структурой волоса капибары, а именно с наличием двух симметричных частей и продольной бороздки между ними.
Ранее проводились исследования, которые утверждали, что модуль Юнга (модуль продольной упругости) уменьшается с увеличением диаметра волоса у разных видов животных. В этих работах отмечалось, что модуль Юнга у пекари значительно ниже, чем у других животных, что может быть связано с пористостью структуры его волос.
Интересно, что у пекари присутствуют черные и белые участки на волосах (двухцветность). Разрывы при растяжении происходят в основном в белых участках волоса. Повышенная прочность черной области объясняется наличием меланосом, которые встречаются исключительно в черных волосах.
Все эти наблюдения действительно уникальны, но остается главный вопрос — играют ли размеры волоса роль в его прочности?
Если описывать волосы млекопитающих, можно выделить основные факты, известные исследователям:
- у большинства видов волосы толще в центральной части и сужаются к концу; шерсть диких животных более толстая из-за среды их обитания;
- изменения диаметра волос одного вида показывают, что толщина большинства волос варьируется в пределах общего диапазона толщины для данного вида. Толщина волос у разных представителей одного вида может отличаться, но причины этих различий пока неизвестны;
- у различных видов млекопитающих разная толщину волос (как бы банально это ни звучало).
Собирая эти общедоступные факты и полученные в ходе опытов данные, ученые смогли сопоставить результаты для создания зависимости между толщиной волоса и его прочностью.
Изображение №9: соотношение толщины волоса и его прочности у различных видов животных.
Из-за различий в диаметре и растяжимости волос ученые решили выяснить, можно ли предсказать напряжение на разрыв на основе статистики Вейбулла, которая может учитывать различия в размере образца и результирующем размере дефекта.
Предполагается, что сегмент волоса с объемом V состоит из n объемных элементов, причем каждый отдельный объем V0 обладает аналогичным распределением дефектов. Используя предположение о самом слабом звене, при данном уровне напряжения σ вероятность P քողի այս հատվածի պահպանման ծավալը V կարող է արտահայտվել, որպես յուրաքանչյուր ծավալի բաղադրիչի պահպանման լրացուցիչ հավանականությունների բազմապատկումը, ինչպես հետևյալն է.
P(V) = P(V0) · P(V0)… · P(V0) = · P(V0)n
որտեղ ծավալը V քանակում է n ծավալային բաղադրիչներ V0. Լարումի ավելացման դեպքում P(V) բնականաբար նվազում է.
Չորս պարամետրերով Վեյբուլցի բաժանումը, ամբողջ ծավալի քայքայումի հավանականությունը կարող է արտահայտվել, ինչպես հետևյալն է.
1 — P = 1 — exp [ —V/V0 · (σ/σ0)m]
որտեղ σ — կիրառվող լարում, σ0 — բնութագրական (օրինակային) զորություն, իսկ m — Վեյբուլցի մոդուլ, որը փոփոխականությունների չափ է: Արժեվոր է նշել, որ քայքայումի հավանականությունը ավելանում է ընտրյալ ծավալի մեծացմամբ V քանի դեռ լարում է կայուն σ.
Պատկերում 9Ա ներկայացվում է մարդու և կապիբարի մազերի փորձարարական քայքայման լարումի Վեյբուլցի բաժանումը: Մյուս տեսակների ավարտապատկերները կանխատեսվել են 2-րդ բանաձևի օգտագործմամբ, այն նույն m արժեքով, ինչ մարդու մազերի համար (m = 0.11).
Միջին տրամագծի համար օգտագործվում էին: խոշոր պահայ — 235 μm, ձի — 200 μm, պեկարիներ — 300 μm, արջ — 70 μm, գլխափիճի մազ — 345 μm և գալաֆ — 370 μm.
Նվազից այն որ քայքայման լարում կարող է որոշվել ( P(V) = 0.5, այս արդյունքները ցուցադրում են, որ քայքայման լարում նվազում է մազերի տրամագծի մեծացմամբ տարբեր տեսակների միջև.
Պատկերում 9Վ ներկայացվում են 50%-ի քայքայման հավանականության (P(V) = 0.5) կանխատեսվող խզման լարումներն և տարբեր տեսակների միջին փորձնական խզման լարում.
Դառնում է պարզ, որ մազի տրամագիծը 100-ից 350 μm բարձրանալով, նրա քայքայման լարում նվազում է 200–250 ՄՊա-ից մինչև 125–150 ՄՊա: Վեյբուլցի բաժանման մոդելավորման արդյունքները լավ համընկնում են իրական դիտարկումների արդյունների հետ: Միակ բացառությունն են պեկարի մազերը, քանի որ դրանք չափազանց խոռոչ են: Իրական մազերի զորությունը պեկարի մազերի դեպքում ցածր է այն, ինչ երևում է Վեյբուլցի բաժանման մոդելավորմանում.
Իրական հետազոտության մանրամասներին ծանոթանալու համար խորհուրդ եմ տալիս ներկայացնել և այն համար։
Եզրակացություն
Նախորդ դիտարկումների հիմնական եզրակացությունը հետևյալն է, որ հաստ մազերը ոչ մի փոքրիկներ չեն: Իրականում, ինչպես ասում են գիտնականները, այս հայտարարությունն ի սկզբանե չէ հազարամյակի հայտնագործություն, քանի որ նման դիտարկումներ կատարել են նաև մետաղական պղինձի ուսումնասիրության ժամանակ: Այստեղ հարցը նույնիսկ չէ ֆիզիկայում, մեխանիկայում կամ կենսաբանությունում, այլ վիճակագրությունում՝ ավելի մեծ լինելով, ավելի մեծ տարածություն է դեֆեկտների համար.
Գիտնականները վստահ են, որ այսօր քննարկվող աշխատանքը կնպաստի նրանց գործընկերներին նոր սինթետիկ նյութեր ստեղծելուն: Հիմնական խնդիրը այն է, որ, չնայած ժամանակակից տեխնոլոգիաների զարգացումներին, նրանք դեռ չեն կարողանում ստեղծել ինչ-որ բան նման մարդու կամ օձի մազի: Քանի որ ստեղծել այսքան փոքր բան արդեն մարտահրավեր է, չասելով նրա բարդ կառուցվածքի մասին.
Ինչպես երևում է, այս հետազոտությունը ցույց է տվել, որ ոչ միայն օձի պարիսպը արժանի է գիտնականների ուշադրությանը որպես ապագայում օգտագործվող գերակայուն ու ավելի թեթև նյութերի ոգեշնչում, այլեւ մարդկանց մազերն ունեն կարողություն զարմացնել իրենց մեխակային հատկություններում և հիանալի ամրությամբ:
Շնորհակալություն ուշադրության համար, մնացեք հետաքրքրաշարժ և բոլորին հաջող աշխատանքային շաբաթվա մաղթանք, տղաներ: 🙂
Մի փոքր գովազդ 🙂
Շնորհակալություն, որ մնում եք մեզ հետ։ Ձեզ դուր են գալիս մեր հոդվածները։ Ուզում եք տեսնել ավելի հետաքրքիր նյութեր։ Օգնեք մեզ` պատվեր ձևակերպելով կամ ծանոթներին խորհուրդ տալով։ , յուրաքանչյուր այլընտրանք, որը մենք առաջարկել ենք ձեզ՝ (և RAID1, RAID10 տարբերակներ հասանելի են, մինչև 24 միջուկներ և մինչև 40GB DDR4):
Dell R730xd-ը կրկնակի անգամ էժան է Equinix Tier IV տվյալային կենտրոնում Ամստերդամում։ Մ seuls է մեզ մոտ նավահանգստի Նիդերլանդներում! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2GHz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — սկսվում է $99-ից! Կարդացեք այն մասին
Ընտանիք: habr.com
