Mati mÅ«sdienu cilvÄkam ir nekas vairÄk kÄ vizuÄlas paÅ”identifikÄcijas elements, tÄla un tÄla sastÄvdaļa. Neskatoties uz to, Å”iem ragveida Ädas veidojumiem ir vairÄkas svarÄ«gas bioloÄ£iskas funkcijas: aizsardzÄ«ba, termoregulÄcija, tauste utt. Cik stipri ir mÅ«su mati? KÄ izrÄdÄ«jÄs, tie ir daudzkÄrt stiprÄki par ziloÅu vai žirafes matiem.
Å odien iepazÄ«simies ar pÄtÄ«jumu, kurÄ Kalifornijas UniversitÄtes (ASV) zinÄtnieki nolÄma pÄrbaudÄ«t, kÄ matu biezums un to stiprums korelÄ dažÄdÄm dzÄ«vnieku sugÄm, arÄ« cilvÄkiem. Kuru mati ir visstiprÄkie, kÄdas mehÄniskÄs Ä«paŔības piemÄ«t dažÄdiem matu tipiem un kÄ Å”is pÄtÄ«jums var palÄ«dzÄt izstrÄdÄt jaunus materiÄlu veidus? Par to mÄs uzzinÄm no zinÄtnieku ziÅojuma. Aiziet.
PÄtÄ«juma bÄze
Mati, kas galvenokÄrt sastÄv no proteÄ«na keratÄ«na, ir zÄ«dÄ«tÄju Ädas ragveida veidojums. Faktiski mati, vilna un kažokÄdas ir sinonÄ«mi. Matu struktÅ«ru veido keratÄ«na plÄksnÄ«tes, kas pÄrklÄjas viena ar otru kÄ domino kauliÅi, kas krÄ«t viens virs otra. Katram matiÅam ir trÄ«s slÄÅi: kutikula ir ÄrÄjais un aizsargslÄnis; garoza - garoza, kas sastÄv no iegarenÄm atmiruÅ”ajÄm ŔūnÄm (svarÄ«ga matu stiprÄ«bai un elastÄ«bai, nosaka to krÄsu melanÄ«na dÄļ) un smadzenes - mata centrÄlais slÄnis, kas sastÄv no mÄ«kstajÄm keratÄ«na ŔūnÄm un gaisa dobumiem, kas ir piedalÄs barÄ«bas vielu pÄrneÅ”anÄ uz citiem slÄÅiem.
Ja mati ir sadalÄ«ti vertikÄli, mÄs iegÅ«stam zemÄdas sekciju (vÄrpstu) un zemÄdas daļu (spuldze vai sakne). SÄ«polu ieskauj folikuls, kura forma nosaka paÅ”a mata formu: apaļŔ folikuls ir taisns, ovÄls folikuls ir nedaudz krokains, nieres formas folikuls ir cirtaini.
Daudzi zinÄtnieki norÄda, ka cilvÄka evolÅ«cija mainÄs tehnoloÄ£iskÄ progresa dÄļ. Tas ir, daži orgÄni un struktÅ«ras mÅ«su Ä·ermenÄ« pamazÄm kļūst rudimentÄri ā tie, kas ir zaudÄjuÅ”i paredzÄto mÄrÄ·i. Å Ä«s Ä·ermeÅa daļas ir gudrÄ«bas zobi, papildinÄjums un Ä·ermeÅa mati. Citiem vÄrdiem sakot, zinÄtnieki uzskata, ka laika gaitÄ Å”Ä«s struktÅ«ras vienkÄrÅ”i izzudÄ«s no mÅ«su anatomijas. Vai tÄ ir taisnÄ«ba vai nÄ, ir grÅ«ti pateikt, bet daudziem vienkÄrÅ”iem cilvÄkiem, piemÄram, gudrÄ«bas zobi saistÄs ar zobÄrsta apmeklÄjumu, lai tos neizbÄgami noÅemtu.
Lai kÄ arÄ« bÅ«tu, mati cilvÄkam ir vajadzÄ«gi, iespÄjams, tiem vairs nav vitÄlas nozÄ«mes termoregulÄcijÄ, taÄu tie joprojÄm ir neatÅemama estÄtikas sastÄvdaļa. To paÅ”u var teikt par pasaules kultÅ«ru. DaudzÄs valstÄ«s no neatminamiem laikiem mati tika uzskatÄ«ti par visa spÄka avotu, un to grieÅ”ana bija saistÄ«ta ar iespÄjamÄm veselÄ«bas problÄmÄm un pat neveiksmÄm dzÄ«vÄ. Matu sakrÄlÄ nozÄ«me migrÄja no seno cilÅ”u Å”amaÅu rituÄliem uz modernÄkÄm reliÄ£ijÄm, rakstnieku, mÄkslinieku un tÄlnieku darbiem. Jo Ä«paÅ”i sievieÅ”u skaistums bieži bija cieÅ”i saistÄ«ts ar to, kÄ izskatÄ«jÄs vai tika attÄloti jauko dÄmu mati (piemÄram, gleznÄs).
IevÄrojiet, cik detalizÄti ir attÄloti Veneras mati (Sandro BotiÄelli, āVenÄras dzimÅ”anaā, 1485).
AtstÄsim malÄ matu kultÅ«ras un estÄtisko aspektu un sÄksim apsvÄrt zinÄtnieku pÄtÄ«jumus.
Mati vienÄ vai otrÄ veidÄ ir sastopami daudzÄs zÄ«dÄ«tÄju sugÄs. Ja cilvÄkiem tie vairs nav tik svarÄ«gi no bioloÄ£iskÄ viedokļa, tad citiem dzÄ«vnieku pasaules pÄrstÄvjiem vilna un kažokÄdas ir vitÄli svarÄ«gi atribÅ«ti. TajÄ paÅ”Ä laikÄ cilvÄka mati un, piemÄram, ziloÅu mati pÄc savas pamatstruktÅ«ras ir ļoti lÄ«dzÄ«gi, lai gan pastÄv atŔķirÄ«bas. AcÄ«mredzamÄkais no tiem ir izmÄri, jo ziloÅu mati ir daudz biezÄki nekÄ mums, bet, kÄ izrÄdÄ«jÄs, ne stiprÄki.
ZinÄtnieki jau ilgu laiku ir pÄtÄ«juÅ”i matus un vilnu. Å o darbu rezultÄti tika realizÄti gan kosmetoloÄ£ijÄ un medicÄ«nÄ, gan vieglajÄ rÅ«pniecÄ«bÄ (jeb, kÄ teiktu pazÄ«stamÄ Kalugina L.P.: āvieglajÄ rÅ«pniecÄ«bÄā), jeb precÄ«zÄk tekstilrÅ«pniecÄ«bÄ. TurklÄt matu izpÄte ir ļoti palÄ«dzÄjusi uz keratÄ«na bÄzes veidotu biomateriÄlu izstrÄdÄ, kurus pagÄjuÅ”Ä gadsimta sÄkumÄ viÅi iemÄcÄ«jÄs izolÄt no dzÄ«vnieku ragiem, izmantojot kaļķi.
Å Ädi iegÅ«tais keratÄ«ns tika izmantots, lai izveidotu želejas, kuras varÄja stiprinÄt, pievienojot formaldehÄ«du. VÄlÄk viÅi iemÄcÄ«jÄs izolÄt keratÄ«nu ne tikai no dzÄ«vnieku ragiem, bet arÄ« no to kažokÄdas, kÄ arÄ« no cilvÄku matiem. Vielas uz keratÄ«na bÄzes ir izmantotas kosmÄtikÄ, kompozÄ«tmateriÄlos un pat tableÅ”u pÄrklÄjumos.
MÅ«sdienÄs strauji attÄ«stÄs izturÄ«gu un vieglu materiÄlu izpÄtes un ražoÅ”anas nozare. Mati dabiski ir viens no dabiskajiem materiÄliem, kas iedvesmo Å”Äda veida pÄtniecÄ«bu. Apsveriet vilnas un cilvÄku matu stiepes izturÄ«bu, kas svÄrstÄs no 200 lÄ«dz 260 MPa, kas ir lÄ«dzvÄrtÄ«ga Ä«patnÄjai stiprÄ«bai 150-200 MPa/mg m-3. Un tas ir gandrÄ«z salÄ«dzinÄms ar tÄraudu (250 MPa / mg m-3).
Galveno lomu matu mehÄnisko Ä«paŔību veidoÅ”anÄ spÄlÄ to hierarhiskÄ struktÅ«ra, kas atgÄdina matrjoÅ”ku. Å Ä«s struktÅ«ras svarÄ«gÄkais elements ir kortikÄlo Ŕūnu iekÅ”ÄjÄ garoza (diametrs aptuveni 5 Ī¼m un garums 100 Ī¼m), kas sastÄv no grupÄtÄm makrofibrilÄm (diametrs aptuveni 0.2-0.4 Ī¼m), kuras savukÄrt sastÄv no starppavedieniem (7.5 nm). diametrÄ ), iestrÄdÄts amorfÄ matricÄ.
Matu mehÄniskÄs Ä«paŔības, to jutÄ«ba pret temperatÅ«ru, mitrumu un deformÄcijÄm ir tieÅ”s garozas amorfo un kristÄlisko komponentu mijiedarbÄ«bas rezultÄts. CilvÄka matu garozas keratÄ«na ŔķiedrÄm parasti ir augsts pagarinÄjums, un stiepes deformÄcija pÄrsniedz 40%.
Tik augsta vÄrtÄ«ba ir saistÄ«ta ar struktÅ«ras attÄ«Å”anu Š°-keratÄ«ns un dažos gadÄ«jumos tÄ pÄrveide par b-keratÄ«ns, kas noved pie garuma palielinÄÅ”anÄs (pilns 0.52 nm spirÄles apgrieziens konfigurÄcijÄ ir izstiepts lÄ«dz 1.2 nm b). Tas ir viens no galvenajiem iemesliem, kÄpÄc daudzi pÄtÄ«jumi ir Ä«paÅ”i vÄrsti uz keratÄ«nu, lai to atjaunotu sintÄtiskÄ veidÄ. Bet ÄrÄjais matu slÄnis (kutikula), kÄ mÄs jau zinÄm, sastÄv no plÄksnÄm (0.3ā0.5 mikronus biezas un 40ā60 mikronus garas).
IepriekÅ” zinÄtnieki jau ir veikuÅ”i pÄtÄ«jumus par dažÄdu vecumu un etnisko grupu cilvÄku matu mehÄniskajÄm Ä«paŔībÄm. Å ajÄ darbÄ uzsvars tika likts uz dažÄdu dzÄ«vnieku sugu, proti: cilvÄku, zirgu, lÄÄu, mežacÅ«ku, kapibaru, pekariju, žirafu un ziloÅu apmatojuma mehÄnisko Ä«paŔību atŔķirÄ«bu izpÄti.
PÄtÄ«juma rezultÄti
1. attÄls: CilvÄka matu morfoloÄ£ija (Š - kutikula; Š - garozas lÅ«zums; parÄda Ŕķiedru galus, Š” ā defekta virsma, kur redzami trÄ«s slÄÅi; D - garozas sÄnu virsma, kas parÄda Ŕķiedru pagarinÄjumu).
PieauguÅ”a cilvÄka matu diametrs ir aptuveni 80-100 mikroni. Ar parasto matu kopÅ”anu to izskats ir diezgan holistisks (1Š). CilvÄka matu iekÅ”ÄjÄ sastÄvdaļa ir Ŕķiedru garoza. PÄc stiepes pÄrbaudes tika konstatÄts, ka cilvÄka matu kutikula un garoza lÅ«za atŔķirÄ«gi: kutikula parasti lÅ«za abrazÄ«vi (saburzÄ«t), un garozÄ esoÅ”Äs keratÄ«na Ŕķiedras tika nolobÄ«tas un izvilktas no kopÄjÄs struktÅ«ras (1V).
AttÄlÄ 1S trauslÄ kutikulas virsma ir skaidri redzama, vizualizÄjot slÄÅus, kas ir pÄrklÄjoÅ”as kutikulas plÄksnes un kuru biezums ir 350ā400 nm. NovÄrotÄ atslÄÅoÅ”anÄs lÅ«zuma virsmÄ, kÄ arÄ« Ŕīs virsmas trauslums norÄda uz vÄju saskarnes saziÅu starp kutikulu un garozu, kÄ arÄ« starp ŔķiedrÄm garozÄ.
KeratÄ«na Ŕķiedras garozÄ tika nolobÄ«tas (1D). Tas liek domÄt, ka Ŕķiedru garoza galvenokÄrt ir atbildÄ«ga par matu mehÄnisko izturÄ«bu.
AttÄls Nr. 2: Zirga astru morfoloÄ£ija (Š - kutikula, kuras dažas plÄksnes ir nedaudz novirzÄ«juÅ”Äs aprÅ«pes trÅ«kuma dÄļ; Š - plÄ«suma izskats; Š” ā detaļas par garozas plÄ«sumu, kur redzama plÄ«stÄ kutikula; D - kutikulas detaļas).
Zirga spalvu struktÅ«ra ir lÄ«dzÄ«ga cilvÄka matiem, izÅemot diametru, kas ir par 50% lielÄks (150 mikroni). AttÄlÄ 2Š Var redzÄt acÄ«mredzamus kutikulas bojÄjumus, kur daudzas plÄksnes nav tik cieÅ”i saistÄ«tas ar kÄtu, kÄ tÄs bija cilvÄka matos. Zirga astru lÅ«zuma vietÄ ir gan parastais lÅ«zums, gan matu lÅ«zums (kutikulas plÄkÅ”Åu atslÄÅoÅ”anÄs). IeslÄgts 2V Ir redzami abu veidu bojÄjumi. VietÄs, kur lameles ir pilnÄ«bÄ norautas, ir redzama saskarne starp kutikulu un garozu (2S). VairÄkas Ŕķiedras bija saplÄstas un atslÄÅojuÅ”Äs saskarnÄ. SalÄ«dzinot Å”os novÄrojumus ar iepriekÅ”Äjiem novÄrojumiem (cilvÄka mati), Å”Ädas neveiksmes liecina, ka zirga mati nav piedzÄ«vojuÅ”i tik lielu stresu kÄ cilvÄka mati, kad Ŕķiedras garozÄ tika izvilktas un pilnÄ«bÄ atdalÄ«tas no kutikulas. Var arÄ« redzÄt, ka dažas plÄksnes ir atdalÄ«juÅ”Äs no stieÅa, kas var bÅ«t saistÄ«ts ar stiepes spriegumu (2D).
3. attÄls: lÄÄu matu morfoloÄ£ija (Š - kutikula; Š ā bojÄjumi divos punktos, kas saistÄ«ti ar plÄ«suma zonu; Š” ā kutikulas plaisÄÅ”ana ar Ŕķiedru atslÄÅoÅ”anos garozÄ; D - redzamas detaļas par Ŕķiedru struktÅ«ru, vairÄkas iegarenas Ŕķiedras no vispÄrÄjÄs struktÅ«ras).
LÄÄa spalvas biezums ir 80 mikroni. Kutikulu plÄksnes ir ļoti cieÅ”i piestiprinÄtas viena pie otras (3Š), un dažÄs vietÄs ir pat grÅ«ti atŔķirt atseviŔķas plÄksnes. Tas var bÅ«t saistÄ«ts ar matu berzi pret blakus esoÅ”ajiem. Stiepes spriedzes ietekmÄ Å”ie mati burtiski sadalÄs, parÄdoties garÄm plaisÄm (ielaidums uz 3B), norÄdot, ka ar bojÄtÄs kutikulas vÄjo saistÄ«Å”anas efektu garozÄ keratÄ«na Ŕķiedras viegli atslÄÅojas. Garozas atslÄÅoÅ”anÄs izraisa lÅ«zumu pie kutikulas, par ko liecina lÅ«zuma zigzaga raksts (3S). Å Ä« spriedze izraisa dažu Ŕķiedru izvilkÅ”anu no garozas (3D).
AttÄls Nr. 4: kuiļa matu morfoloÄ£ija (Š - parasts plakanas matu lÄ«nijas lÅ«zums; Š ā kutikulas struktÅ«ra liecina par sliktu plÄkÅ”Åu integritÄtes (grupÄÅ”anas) stÄvokli; Š” ā informÄcija par spraugu saskarÄ starp kutikulu un garozu; D - Ŕķiedras, kas izstieptas no kopÄjÄs masas un izvirzÄ«tas fibrillas).
Kuiļa spalva ir diezgan bieza (230 mm), Ä«paÅ”i salÄ«dzinÄjumÄ ar lÄÄa matiem. Kuiļa spalvu plÄ«sums, kad tas ir bojÄts, izskatÄs diezgan skaidri (4Š) perpendikulÄri stiepes sprieguma virzienam.
SalÄ«dzinoÅ”i mazas atsegtas kutikulas plÄtnÄ«tes tika norautas no galvenÄ matu korpusa to malu stiepÅ”anÄs dÄļ (4V).
Uz iznÄ«cinÄÅ”anas zonas virsmas ir skaidri redzama Ŕķiedru atslÄÅoÅ”anÄs, ir arÄ« skaidrs, ka tÄs bija ļoti cieÅ”i saistÄ«tas viena ar otru garozÄ (4S). AtdalÄ«Å”anÄs dÄļ tika atklÄtas tikai Ŕķiedras garozas un kutikulu saskarnÄ (4D), kas atklÄja biezu kortikÄlo fibrilu klÄtbÅ«tni (250 nm diametrÄ). Dažas fibrillas deformÄcijas dÄļ nedaudz izvirzÄ«jÄs uz Äru. Tiem vajadzÄtu kalpot kÄ stiprinoÅ”s lÄ«dzeklis kuiļa matiem.
5. attÄls: ziloÅu matu morfoloÄ£ija (Š SÄkot no Š”) un žirafe (D SÄkot no F). Š - kutikula; Š - pakÄpenisks matu lÅ«zums; Š” - tukÅ”umi matu iekÅ”pusÄ norÄda, kur Ŕķiedras tika izrautas. D - kutikulas plÄksnes; Š - vienmÄrÄ«gs matu lÅ«zums; F - no virsmas plÄ«suÅ”as Ŕķiedras lÅ«zuma zonÄ.
ZiloÅa mazuļa spalva var bÅ«t aptuveni 330 mikronu bieza, un pieauguÅ”am cilvÄkam tas var sasniegt 1.5 mm. PlÄksnes uz virsmas ir grÅ«ti atŔķirt (5Š).ZiloÅu mati ir arÄ« pakļauti normÄlai sadalÄ«Å”anai, t.i. lÄ«dz tÄ«ram stiepes lÅ«zumam. TurklÄt lÅ«zuma virsmas morfoloÄ£ija parÄda pakÄpenisku izskatu (5V), iespÄjams, nelielu matu garozas defektu dÄļ. Dažus mazus caurumus var redzÄt arÄ« uz lÅ«zuma virsmas, kur, iespÄjams, pirms bojÄjuma atradÄs pastiprinoÅ”Äs fibrillas (5S).
ArÄ« žirafes apmatojums ir diezgan biezs (370 mikroni), lai gan kutikulas plÄkÅ”Åu izvietojums nav tik skaidrs (5D). Tiek uzskatÄ«ts, ka to izraisa dažÄdi vides faktori (piemÄram, berze pret kokiem baroÅ”anas laikÄ). Neskatoties uz atŔķirÄ«bÄm, žirafes matu lÅ«Å”ana bija lÄ«dzÄ«ga ziloÅa matiem (5F).
AttÄls Nr. 6: kapibaras matu morfoloÄ£ija (Š - plÄkÅ”Åu dubultÄ kutikulÄrÄ struktÅ«ra; Š ā dubultÄs struktÅ«ras plÄ«sums; Š” ā Ŕķiedras, kas atrodas netÄlu no plÄ«suma robežas, Ŕķiet trauslas un stÄ«vas; D - iegarenas Ŕķiedras no dubultÄs struktÅ«ras pÄrrÄvuma zonas).
Kapibaru un pekaru mati atŔķiras no visiem citiem pÄtÄ«tajiem matiem. KapibarÄ galvenÄ atŔķirÄ«ba ir dubultÄs kutikulas konfigurÄcijas un ovÄlas matu formas klÄtbÅ«tne (6Š). Rieva starp abÄm spoguļattÄlu daļÄm nepiecieÅ”ama, lai ÄtrÄk izvadÄ«tu Å«deni no dzÄ«vnieka kažokÄdas, kÄ arÄ« labÄkai ventilÄcijai, kas ļauj tai ÄtrÄk izžūt. Izstiepjot, mati tiek sadalÄ«ti divÄs daļÄs gar rievu, un katra daļa tiek iznÄ«cinÄta (6V). Daudzas garozas Ŕķiedras ir atdalÄ«tas un izstieptas (6S Šø 6D).
7. attÄls: Pekaru matu morfoloÄ£ija (Š - kutikulas struktÅ«ra un plÄ«suma vieta; Š ā garozas iznÄ«cinÄÅ”anas morfoloÄ£ija un tÄs struktÅ«ras detaļas; Š” ā slÄgtas Ŕūnas (diametrs 20 mikroni), kuru sienas sastÄv no ŔķiedrÄm; D - Ŕūnu sienas).
Pekari (Ä£imene Tayassuidae, t.i. pekari) matiem ir poraina garoza, un kutikulas slÄnim nav izteiktu plÄkÅ”Åu (7Š). Matu garozÄ ir slÄgtas Ŕūnas, kuru izmÄrs ir 10-30 mikroni (7V), kuras sienas sastÄv no keratÄ«na ŔķiedrÄm (7S). Å Ä«s sienas ir diezgan porainas, un vienas poras izmÄrs ir aptuveni 0.5-3 mikroni (7D).
KÄ redzams attÄlÄ 7Š, bez Ŕķiedru garozas atbalsta, kutikula ieplaisÄ gar lÅ«zuma lÄ«niju, un Ŕķiedras atseviŔķÄs vietÄs tiek izvilktas. Å Äda apmatojuma struktÅ«ra ir nepiecieÅ”ama, lai padarÄ«tu matus vertikÄlÄkus, vizuÄli palielinot dzÄ«vnieka izmÄru, kas var bÅ«t peka aizsardzÄ«bas mehÄnisms. Pecary mati diezgan labi iztur kompresiju, bet netiek galÄ ar stiepÅ”anos.
IzpratuÅ”i dažÄdu dzÄ«vnieku apmatojuma struktÅ«ras Ä«patnÄ«bas, kÄ arÄ« to bojÄjumu veidus spriedzes dÄļ, zinÄtnieki sÄka aprakstÄ«t mehÄniskÄs Ä«paŔības.
AttÄls Nr. 8: deformÄcijas diagramma katram matu tipam un datu iegÅ«Å”anas eksperimentÄlÄs iekÄrtas diagramma (deformÄcijas Ätrums 10-2 s-1).
KÄ redzams no iepriekÅ” redzamÄ grafika, reakcija uz dažÄdu dzÄ«vnieku sugu matu stiepÅ”anu bija diezgan atŔķirÄ«ga. TÄdÄjÄdi cilvÄka, zirga, kuiļa un lÄÄa mati uzrÄdÄ«ja reakciju, kas lÄ«dzÄ«ga vilnas (nevis kÄda cita, bet tekstilmateriÄla) reakcijai.
Pie relatÄ«vi augsta elastÄ«bas moduļa 3.5ā5 GPa lÄ«knes sastÄv no lineÄra (elastÄ«ga) apgabala, kam seko plato ar lÄni pieaugoÅ”u spriegumu lÄ«dz deformÄcijai 0.20ā0.25, pÄc kura sacietÄÅ”anas Ätrums ievÄrojami palielinÄs lÄ«dz a. atteices deformÄcija 0.40. Plato apgabals attiecas uz atslÄbinÄÅ”anos Š°-keratÄ«na starppavedienu spirÄlveida struktÅ«ra, kas dažos gadÄ«jumos var (daļÄji) pÄrveidoties par b-loksnes (plakanas konstrukcijas). PilnÄ«ga attÄ«Å”ana noved pie deformÄcijas 1.31, kas ir ievÄrojami augstÄka nekÄ Å”Ä« posma beigÄs (0.20ā0.25).
StruktÅ«ras kristÄliskajam pavedienam lÄ«dzÄ«go daļu ieskauj amorfa matrica, kas nepÄrveidojas. AmorfÄ daļa veido aptuveni 55% no kopÄjÄ tilpuma, bet tikai tad, ja starppavedienu diametrs ir 7 nm un tos atdala 2 nm amorfÄ materiÄla. Å Ädi precÄ«zi rÄdÄ«tÄji ir iegÅ«ti iepriekÅ”Äjos pÄtÄ«jumos.
DeformÄcijas sacietÄÅ”anas stadijÄ notiek slÄ«dÄÅ”ana starp kortikÄlajÄm ŔķiedrÄm, kÄ arÄ« starp mazÄkiem struktÅ«ras elementiem, piemÄram, mikrofibrilÄm, starppavedieniem un amorfo matricu.
Žirafu, ziloÅu un pekariÅu matiem ir relatÄ«vi lineÄra sacietÄÅ”anas reakcija bez skaidras atŔķirÄ«bas starp plato un straujas sacietÄÅ”anas reÄ£ioniem (virsotnÄm). ElastÄ«bas modulis ir salÄ«dzinoÅ”i zems un ir aptuveni 2 GPa.
AtŔķirÄ«bÄ no citÄm sugÄm, kapibaras matiem ir raksturÄ«ga Ätra sacietÄÅ”ana, kad tiek pielietots secÄ«gs spriegums. Å is novÄrojums ir saistÄ«ts ar kapibaras apmatojuma neparasto struktÅ«ru vai precÄ«zÄk ar divu simetrisku daļu un gareniskÄs rievas klÄtbÅ«tni starp tÄm.
Jau ir veikti iepriekÅ”Äjie pÄtÄ«jumi, kas liecina, ka Younga modulis (gareniskais elastÄ«bas modulis) samazinÄs, palielinoties apmatojuma diametram dažÄdÄm dzÄ«vnieku sugÄm. Å ajos darbos tika atzÄ«mÄts, ka pekarija Jangs modulis ir ievÄrojami zemÄks nekÄ citiem dzÄ«vniekiem, kas var bÅ«t saistÄ«ts ar tÄ apmatojuma struktÅ«ras porainÄ«bu.
Ir arÄ« ziÅkÄrÄ«gi, ka pekariem uz matiem ir gan melni, gan balti laukumi (divkrÄsu). Stiepes lÅ«zumi visbiežÄk rodas matu baltajÄ zonÄ. MelnÄs zonas paaugstinÄtÄ pretestÄ«ba ir saistÄ«ta ar melanosomu klÄtbÅ«tni, kas atrodamas tikai melnos matos.
Visi Å”ie novÄrojumi ir patiesi unikÄli, taÄu galvenais jautÄjums paliek: vai matu izmÄriem ir nozÄ«me to stiprÄ«bÄ?
Ja mÄs aprakstam matus zÄ«dÄ«tÄjiem, mÄs varam izcelt galvenos faktus, kas ir zinÄmi pÄtniekiem:
- vairumam matu tipu centrÄlajÄ daÄ¼Ä tas ir biezÄks un galu galÄ saÅ”aurinÄs; Savvaļas dzÄ«vnieku kažoks ir biezÄks to dzÄ«votnes dÄļ;
- Vienas sugas matiÅu diametra atŔķirÄ«bas norÄda, ka vairumam matiÅu biezums atŔķiras noteiktas dzÄ«vnieku sugas vispÄrÄjÄ biezuma diapazonÄ. Matu biezums dažÄdiem vienas sugas pÄrstÄvjiem var atŔķirties, taÄu joprojÄm nav zinÄms, kas ietekmÄ Å”o atŔķirÄ«bu;
- DažÄdÄm zÄ«dÄ«tÄju sugÄm ir atŔķirÄ«gs matu biezums (lai arÄ« cik kliÅ”ejiski tas neizklausÄ«tos).
Apkopojot Å”os publiski pieejamos faktus un eksperimentu laikÄ iegÅ«tos datus, zinÄtnieki varÄja salÄ«dzinÄt visus rezultÄtus, veidojot attiecÄ«bas starp matu biezumu un to stiprumu.
AttÄls Nr. 9: sakarÄ«ba starp apmatojuma biezumu un tÄ stiprumu dažÄdÄm dzÄ«vnieku sugÄm.
Matu diametra un stiepjamÄ«bas atŔķirÄ«bu dÄļ zinÄtnieki nolÄma noskaidrot, vai to stiepes spriegumus var paredzÄt, pamatojoties uz Veibula statistiku, kas var Ä«paÅ”i Åemt vÄrÄ atŔķirÄ«bas parauga lielumÄ un no tÄ izrietoÅ”o defektu lielumu.
Tiek pieÅemts, ka matu segments ar apjomu V ŃŠ¾ŃŃŠ¾ŠøŃ ŠøŠ· n tilpuma elementi un katra tilpuma vienÄ«ba V0 ir lÄ«dzÄ«gs defektu sadalÄ«jums. Izmantojot vÄjÄkÄ posma pieÅÄmumu, noteiktÄ sprieguma lÄ«menÄ« Ļ varbÅ«tÄ«ba P saglabÄjot noteikta matu segmenta integritÄti ar apjomu V var izteikt kÄ katra apjoma elementa integritÄtes saglabÄÅ”anas papildu varbÅ«tÄ«bu reizinÄjumu, proti:
P(V) = P(V0) Ā· P(V0)ā¦ Ā· P(V0) = Ā· P(V0)n
kur ir skaļums V satur n tilpuma elementus V0. Palielinoties spriegumam P(V) dabiski samazinÄs.
Izmantojot divu parametru Veibula sadalÄ«jumu, visa tilpuma atteices varbÅ«tÄ«bu var izteikt Å”Ädi:
1 - P = 1 - exp [ -V/V0 Ā· (Ļ/Ļ0)m]
kur Ļ ā pielietotais spriegums, Ļ0 ir raksturÄ«gÄ (atskaites) stiprÄ«ba un m ā Veibula modulis, kas ir Ä«paŔību mainÄ«guma mÄrs. Ir vÄrts atzÄ«mÄt, ka iznÄ«cinÄÅ”anas iespÄjamÄ«ba palielinÄs, palielinoties izlases lielumam V pie pastÄvÄ«ga sprieguma Ļ.
Uz diagrammas 9Š ParÄdÄ«ts Veibula eksperimentÄlo atteices spriegumu sadalÄ«jums cilvÄka un kapibaras matiem. LÄ«knes citÄm sugÄm tika prognozÄtas, izmantojot formulu #2 ar tÄdu paÅ”u m vÄrtÄ«bu kÄ cilvÄka matiem (m = 0.11).
VidÄjais izmantotais diametrs bija: kuilis - 235 Āµm, zirgs - 200 Āµm, pekars - 300 Āµm, lÄcis - 70 Āµm, ziloÅu spalva - 345 Āµm un žirafe - 370 Āµm.
Pamatojoties uz to, ka pÄrrÄvuma spriegumu var noteikt plkst P(V) = 0.5, Å”ie rezultÄti liecina, ka bojÄjuma stress samazinÄs, palielinoties matu diametram dažÄdÄm sugÄm.
Uz diagrammas 9V parÄda paredzamos plÄ«suma spriegumus ar 50% atteices iespÄjamÄ«bu (P(V) = 0.5) un vidÄjais eksperimentÄlais pÄrrÄvuma spriegums dažÄdÄm sugÄm.
Kļūst skaidrs, ka, palielinoties mata diametram no 100 lÄ«dz 350 mm, tÄ lÅ«Å”anas spriegums samazinÄs no 200ā250 MPa lÄ«dz 125ā150 MPa. Veibula sadalÄ«juma simulÄcijas rezultÄti lieliski saskan ar faktiskajiem novÄrojumu rezultÄtiem. VienÄ«gais izÅÄmums ir pekari mati, jo tie ir ļoti poraini. Pekaru matu faktiskais stiprums ir zemÄks par to, kas parÄdÄ«ts Veibula sadalÄ«juma modelÄÅ”anÄ.
DetalizÄtÄkai iepazÄ«Å”anai ar pÄtÄ«juma niansÄm iesaku aplÅ«kot Šø viÅam.
Epilogs
Galvenais secinÄjums no iepriekÅ”minÄtajiem novÄrojumiem ir tÄds, ka biezi mati nav lÄ«dzvÄrtÄ«gi spÄcÄ«giem matiem. Tiesa, kÄ saka paÅ”i zinÄtnieki, Å”is apgalvojums nav tÅ«kstoÅ”gades atklÄjums, jo lÄ«dzÄ«gi novÄrojumi tika veikti, pÄtot metÄla stiepli. Å eit runa nav pat fizikÄ, mehÄnikÄ vai bioloÄ£ijÄ, bet statistikÄ - jo lielÄks objekts, jo lielÄkas defektu iespÄjas.
ZinÄtnieki uzskata, ka Å”odien pÄrskatÄ«tais darbs palÄ«dzÄs viÅu kolÄÄ£iem radÄ«t jaunus sintÄtiskos materiÄlus. GalvenÄ problÄma ir tÄ, ka, neskatoties uz moderno tehnoloÄ£iju attÄ«stÄ«bu, tÄs vÄl nespÄj radÄ«t kaut ko lÄ«dzÄ«gu cilvÄka vai ziloÅa matiem. Galu galÄ radÄ«t kaut ko tik mazu jau ir izaicinÄjums, nemaz nerunÄjot par tÄ sarežģīto struktÅ«ru.
KÄ redzam, Å”is pÄtÄ«jums ir parÄdÄ«jis, ka ne tikai zirnekļa zÄ«ds ir zinÄtnieku uzmanÄ«bas vÄrts kÄ iedvesmas avots nÄkotnes Ä«paÅ”i izturÄ«giem un Ä«paÅ”i viegliem materiÄliem, bet arÄ« cilvÄka mati spÄj pÄrsteigt ar savÄm mehÄniskajÄm Ä«paŔībÄm un apbrÄ«nojamo izturÄ«bu.
Paldies, ka lasÄ«jÄt, esiet ziÅkÄrÄ«gs un lai jums lieliska nedÄļa, puiÅ”i. š
Dažas reklÄmas š
Paldies, ka palikÄt kopÄ ar mums. Vai jums patÄ«k mÅ«su raksti? Vai vÄlaties redzÄt interesantÄku saturu? Atbalsti mÅ«s, pasÅ«tot vai iesakot draugiem, , unikÄls sÄkuma lÄ«meÅa serveru analogs, ko mÄs jums izgudrojÄm: (pieejams ar RAID1 un RAID10, lÄ«dz 24 kodoliem un lÄ«dz 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2x lÄtÄk Equinix Tier IV datu centrÄ AmsterdamÄ? Tikai Å”eit NÄ«derlandÄ! Dell R420 ā 2x E5-2430 2.2 GHz 6C 128 GB DDR3 2x960 GB SSD 1 Gbps 100 TB ā no 99 USD! LasÄ«t par
Avots: www.habr.com