जसको कपाल बलियो छ: कपाल आकार विज्ञान

आधुनिक व्यक्तिको लागि कपाल दृश्य आत्म-पहिचानको तत्व, छवि र छविको अंश भन्दा बढी छैन। यसको बावजुद, छालाको यी सींग संरचनाहरूमा धेरै महत्त्वपूर्ण जैविक कार्यहरू छन्: सुरक्षा, थर्मोरेगुलेसन, स्पर्श, आदि। हाम्रो कपाल कति बलियो छ? यो बाहिर निस्कियो, तिनीहरू हात्ती वा जिराफ कपाल भन्दा धेरै पटक बलियो छन्।

आज हामी एक अध्ययनसँग परिचित हुनेछौं जसमा क्यालिफोर्निया विश्वविद्यालय (यूएसए) का वैज्ञानिकहरूले मानव लगायत विभिन्न जनावर प्रजातिहरूमा कपालको मोटाई र यसको बल कसरी सम्बन्धित छ भनेर परीक्षण गर्ने निर्णय गरे। कसको कपाल सबैभन्दा बलियो छ, विभिन्न प्रकारका कपालमा कस्ता मेकानिकल गुणहरू छन्, र यो अनुसन्धानले नयाँ प्रकारका सामग्रीहरू विकास गर्न कसरी मद्दत गर्न सक्छ? यसबारेमा वैज्ञानिकहरुको रिपोर्टबाट थाहा हुन्छ । जानुहोस्।

अनुसन्धानको आधार

कपाल, धेरै मात्रामा प्रोटीन केराटिन समावेश, स्तनधारी छाला को सींग गठन हो। वास्तवमा, कपाल, ऊन र फर पर्यायवाची हुन्। कपालको संरचनामा केराटिन प्लेटहरू हुन्छन् जुन एकअर्कालाई ओभरल्याप गर्दछ, जस्तै डोमिनोजहरू एकअर्काको माथि झर्छन्। प्रत्येक कपालमा तीन तहहरू हुन्छन्: क्यूटिकल बाहिरी र सुरक्षात्मक तह हो; कोर्टेक्स - कोर्टेक्स, लामो मृत कोशिकाहरू मिलेर बनेको हुन्छ (कपालको बल र लोचको लागि महत्त्वपूर्ण, मेलानिनको कारणले यसको रंग निर्धारण गर्दछ) र मेडुला - कपालको केन्द्रीय तह, नरम केराटिन कोशिकाहरू र हावा गुफाहरू मिलेर बनेको छ। अन्य तहहरूमा पोषक तत्वहरूको स्थानान्तरणमा संलग्न।

यदि कपाल ठाडो रूपमा विभाजित गरिएको छ भने, हामी एक छालाको खण्ड (शाफ्ट) र एक छालाको खण्ड (बल्ब वा जरा) पाउँछौं। बल्ब एक कूपले घेरिएको छ, जसको आकारले कपालको आकार निर्धारण गर्दछ: एक गोलो कूप सीधा छ, एक अंडाकार कूप थोरै घुमाउरो छ, मृगौला आकारको कूप घुमाउरो छ।

धेरै वैज्ञानिकहरूले प्राविधिक प्रगतिका कारण मानव विकासमा परिवर्तन भइरहेको सुझाव दिएका छन्। अर्थात्, हाम्रो शरीरमा केही अंगहरू र संरचनाहरू क्रमशः प्रारम्भिक हुन्छन् - जसले आफ्नो अभिप्रेत उद्देश्य गुमाएका छन्। यी शरीरका अंगहरूमा बुद्धि दाँत, एपेन्डिक्स र शरीरको कपाल समावेश छन्। अर्को शब्दमा, वैज्ञानिकहरूले विश्वास गर्छन् कि समयको साथ, यी संरचनाहरू हाम्रो शरीर रचनाबाट मात्र गायब हुनेछन्। यो साँचो हो वा होइन भन्न गाह्रो छ, तर धेरै साधारण मानिसहरूको लागि, बुद्धि दाँतहरू, उदाहरणका लागि, दन्त चिकित्सकलाई उनीहरूको अपरिहार्य हटाउनको लागि भेट्न सम्बन्धित छन्।

जस्तोसुकै होस्, एक व्यक्तिलाई कपाल चाहिन्छ; यसले थर्मोरेगुलेसनमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्न सक्दैन, तर यो अझै पनि सौन्दर्यशास्त्रको अभिन्न अंग हो। विश्व संस्कृतिको बारेमा पनि त्यस्तै भन्न सकिन्छ। धेरै देशहरूमा, प्राचीन कालदेखि, कपाललाई सबै शक्तिको स्रोत मानिन्थ्यो, र यसलाई काट्नु सम्भावित स्वास्थ्य समस्याहरू र जीवनमा असफलताहरूसँग सम्बन्धित थियो। कपाल को पवित्र अर्थ पुरातन जनजातिहरु को shamanic अनुष्ठानहरु बाट थप आधुनिक धर्महरु, लेखकहरु, कलाकारहरु र मूर्तिकारहरु को कामहरु मा सरेको छ। विशेष गरी, महिला सौन्दर्य प्रायः राम्रा महिलाहरूको कपाल देख्ने वा चित्रण गरिएको तरिकासँग नजिकको सम्बन्ध थियो (उदाहरणका लागि, चित्रहरूमा)।

शुक्रको कपाल कसरी चित्रण गरिएको छ भनेर ध्यान दिनुहोस् (स्यान्ड्रो बोटिसेली, "बर्थ अफ भेनस", 1485)।

कपालको सांस्कृतिक र सौन्दर्य पक्ष छोडौं र वैज्ञानिकहरूको अनुसन्धानलाई विचार गर्न सुरु गरौं।

कपाल, एक वा अर्को रूप मा, स्तनधारी को धेरै प्रजातिहरु मा उपस्थित छ। यदि मानवहरूको लागि तिनीहरू जैविक दृष्टिकोणबाट यति महत्त्वपूर्ण छैनन् भने, पशु संसारका अन्य प्रतिनिधिहरूको लागि ऊन र फर महत्त्वपूर्ण विशेषताहरू हुन्। एकै समयमा, तिनीहरूको आधारभूत संरचनाको सन्दर्भमा, मानव कपाल र, उदाहरणका लागि, हात्तीको कपाल धेरै समान छन्, यद्यपि त्यहाँ भिन्नताहरू छन्। तिनीहरूमध्ये सबैभन्दा स्पष्ट आयामहरू छन्, किनभने हात्तीको कपाल हाम्रो भन्दा धेरै बाक्लो छ, तर, यो बाहिर निस्कियो, बलियो छैन।

वैज्ञानिकहरूले लामो समयदेखि कपाल र ऊनको अध्ययन गरिरहेका छन्। यी कार्यहरूको नतिजा कस्मेटोलोजी र औषधिमा, र हल्का उद्योगमा लागू गरिएको थियो (वा, जसरी प्रख्यात कलुजिना एलपी भन्छन्: "हल्का उद्योग"), वा अधिक सटीक रूपमा कपडाहरूमा। थप रूपमा, कपालको अध्ययनले केराटिनमा आधारित बायोमटेरियलहरूको विकासमा धेरै मद्दत गरेको छ, जुन गत शताब्दीको सुरुमा उनीहरूले चूना प्रयोग गरेर जनावरको सिङबाट अलग गर्न सिकेका थिए।

यसरी प्राप्त भएको केराटिनलाई जेल बनाउन प्रयोग गरिएको थियो जसलाई फर्माल्डिहाइड थपेर बलियो बनाउन सकिन्छ। पछि, तिनीहरूले केराटिनलाई जनावरको सिङबाट मात्र नभई तिनीहरूको फर र मानव कपालबाट पनि अलग गर्न सिके। केराटिनमा आधारित पदार्थहरूले कस्मेटिक्स, कम्पोजिट र ट्याब्लेट कोटिंग्समा पनि तिनीहरूको प्रयोग फेला पारेको छ।

आजकल, अध्ययन र टिकाऊ र हलुका सामग्री उत्पादन गर्ने उद्योग द्रुत रूपमा विकास भइरहेको छ। कपाल, प्राकृतिक रूपमा यस प्रकारको अनुसन्धानलाई प्रेरित गर्ने प्राकृतिक सामग्रीहरू मध्ये एक हो। ऊन र मानव कपालको तन्य शक्तिलाई विचार गर्नुहोस्, जुन 200 देखि 260 MPa सम्म हुन्छ, जुन 150-200 MPa/mg m-3 को विशिष्ट बल बराबर हुन्छ। र यो लगभग स्टील (250 MPa / mg m-3) सँग तुलना गर्न सकिन्छ।

कपालको मेकानिकल गुणहरूको गठनमा मुख्य भूमिका यसको पदानुक्रमिक संरचनाले खेलेको छ, एक matryoshka पुतली को सम्झना। यस संरचनाको सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण तत्व कोर्टिकल कोशिकाहरूको भित्री कोर्टेक्स हो (व्यास लगभग 5 μm र लम्बाइ 100 μm), समूहबद्ध म्याक्रोफाइब्रिलहरू (व्यास लगभग 0.2-0.4 μm), जसमा, मध्यवर्ती फिलामेन्टहरू (7.5 nm) हुन्छन्। व्यास मा), एक आकारहीन म्याट्रिक्स मा सम्मिलित।

कपालको मेकानिकल गुणहरू, तापमान, आर्द्रता र विकृतिप्रति यसको संवेदनशीलता कोर्टेक्सको अनाकार र क्रिस्टलीय घटकहरूको अन्तरक्रियाको प्रत्यक्ष परिणाम हो। मानव कपालको कोर्टेक्सको केराटिन फाइबरहरू सामान्यतया उच्च लम्बाइ हुन्छ, 40% भन्दा बढीको तन्य तनावको साथ।

यस्तो उच्च मूल्य संरचना को unwinding को कारण हो а-केराटिन र, केहि अवस्थामा, यसको रूपान्तरण b-केराटिन, जसले लम्बाइमा बृद्धि गर्दछ (0.52 एनएम हेलिक्सको पूर्ण मोड कन्फिगरेसनमा 1.2 एनएममा फैलिएको छ। b)। यो एक मुख्य कारण हो किन धेरै अध्ययनहरूले विशेष रूपमा केराटिनमा यसलाई सिंथेटिक रूपमा पुन: सिर्जना गर्नमा ध्यान केन्द्रित गरेका छन्। तर कपालको बाहिरी तह (क्युटिकल), जसरी हामीलाई थाहा छ, प्लेटहरू हुन्छन् (०.३–०.५ माइक्रोन बाक्लो र ४०–६० माइक्रोन लम्बाइ)।

यसअघि, वैज्ञानिकहरूले विभिन्न उमेर र जातीय समूहका मानिसहरूको कपालको मेकानिकल गुणहरूमा अनुसन्धान गरिसकेका छन्। यस कार्यमा, मानव, घोडा, भालु, जङ्गली बँदेल, टोपीबारा, पेक्करी, जिराफ र हात्तीहरू जस्तै: विभिन्न जनावर प्रजातिहरूको कपालको मेकानिकल गुणहरूमा भिन्नताहरू अध्ययन गर्न जोड दिइएको थियो।

अनुसन्धान परिणामहरू

छवि #1: मानव कपाल आकार विज्ञान (А - छल्ली; В - कोर्टेक्स फ्र्याक्चर; फाइबरको छेउ देखाउँदै, С - दोषको सतह, जहाँ तीन तहहरू देखिने छन्; D - कोर्टेक्सको पार्श्व सतह, फाइबर लम्बाइ देखाउँदै)।

एक वयस्क मानव कपालको व्यास लगभग 80-100 माइक्रोन हुन्छ। सामान्य कपाल हेरचाह संग, तिनीहरूको उपस्थिति एकदम समग्र छ (1)। मानव कपालको भित्री भाग फाइब्रस कोर्टेक्स हो। तन्य परीक्षण पछि, यो पत्ता लाग्यो कि मानव कपालको छाला र कोर्टेक्स फरक तरिकाले भाँचिएको छ: क्युटिकल सामान्यतया घर्षण (क्रम्पल) भाँचिएको थियो, र कर्टेक्समा केराटिन फाइबरहरू छालिएको थियो र समग्र संरचनाबाट बाहिर निकालिएको थियो।1B).

चित्रित 1С क्युटिकलको नाजुक सतह तहहरूको दृश्यावलोकनसँग स्पष्ट रूपमा देखिन्छ, जुन क्यूटिकल प्लेटहरू ओभरल्याप गर्दैछ र 350-400 एनएमको मोटाई हुन्छ। फ्र्याक्चर सतहमा अवलोकन गरिएको डेलामिनेशन, साथै यस सतहको भंगुर प्रकृतिले क्यूटिकल र कोर्टेक्स, र कोर्टेक्स भित्र फाइबरहरू बीचको कमजोर इन्टरफेसियल संचारलाई संकेत गर्दछ।

कोर्टेक्समा केराटिन फाइबरहरू एक्सफोलिएटेड थिए (1D)। यसले सुझाव दिन्छ कि रेशायुक्त कोर्टेक्स मुख्य रूपमा कपालको मेकानिकल बलको लागि जिम्मेवार छ।

छवि नम्बर २: हर्सहेयर आकार विज्ञान (А - क्यूटिकल, केहि प्लेटहरू जसको हेरचाहको कमीको कारण थोरै विचलित हुन्छ; В - फुटेको उपस्थिति; С - कोर्टेक्सको फुटेको विवरण, जहाँ फाटेको क्यूटिकल देखिन्छ; D - क्यूटिकल विवरणहरू)।

घोडाको कपालको संरचना मानव कपाल जस्तै छ, व्यास बाहेक, जुन 50% ठूलो (150 माइक्रोन) छ। यो चित्रमा 2 तपाईंले क्युटिकलमा स्पष्ट क्षति देख्न सक्नुहुन्छ, जहाँ धेरै प्लेटहरू शाफ्टसँग मानव कपालमा जति नजिकबाट जोडिएका छैनन्। हार्स हेयर ब्रेकको साइटमा सामान्य ब्रेक र कपाल ब्रेक (क्युटिकल प्लेटहरूको डेलामिनेशन) दुबै समावेश हुन्छ। अन 2B दुवै प्रकारका क्षतिहरू देखिन्छन्। क्षेत्रहरूमा जहाँ lamellae पूर्ण रूपमा च्यातिएको छ, क्यूटिकल र कोर्टेक्स बीचको इन्टरफेस देखिन्छ (2С)। धेरै फाइबर च्यातिएको थियो र इन्टरफेस मा delaminating। यी अवलोकनहरू अघिल्लो अवलोकनहरू (मानव कपाल) सँग तुलना गर्दा, त्यस्ता विफलताहरूले संकेत गर्दछ कि घोडाको कपालले मानव कपालको जत्तिको तनाव अनुभव गर्दैन जब कोर्टेक्समा फाइबरहरू बाहिर तानियो र क्यूटिकलबाट पूर्ण रूपमा अलग गरियो। यो पनि देख्न सकिन्छ कि केहि प्लेटहरू रडबाट अलग भएका छन्, जुन तन्य तनावको कारण हुन सक्छ (2D).

छवि #3: भालु कपाल आकार विज्ञान (А - छल्ली; В - फुट्ने क्षेत्रसँग सम्बन्धित दुई बिन्दुहरूमा क्षति; С - कोर्टेक्स मा फाइबर को delamination संग क्यूटिकल को क्र्याकिंग; D - फाइबर संरचनाको विवरण, सामान्य संरचनाबाट धेरै लामो फाइबरहरू देखिने छन्)।

भालुको कपालको मोटाई ८० माइक्रोन हुन्छ। क्युटिकल प्लेटहरू एकअर्कासँग धेरै कडा रूपमा जोडिएका छन् (3), र केहि क्षेत्रहरूमा व्यक्तिगत प्लेटहरू छुट्याउन पनि गाह्रो छ। यो छिमेकीहरू विरुद्ध कपालको घर्षणको कारण हुन सक्छ। तन्य तनाव अन्तर्गत, यी कपालहरू शाब्दिक रूपमा लामो दरारहरू (इनसेट अन 3B), क्षतिग्रस्त क्युटिकलको कमजोर बाइन्डिङ प्रभावको साथ, कोर्टेक्समा केराटिन फाइबरहरू सजिलै डिलामिनेट भएको संकेत गर्दछ। कोर्टेक्सको डिलेमिनेशनले क्यूटिकलमा ब्रेक निम्त्याउँछ, ब्रेकको जिग्ज्याग ढाँचाले प्रमाणित गरे जस्तै (3С)। यो तनावले गर्दा केही फाइबरहरू कोर्टेक्सबाट बाहिर निकालिन्छन् (3D).

छवि नम्बर 4: सुँगुरको कपाल आकार विज्ञान (А - सामान्य फ्लैट हेयरलाइन फ्र्याक्चर; В - क्यूटिकलको संरचनाले प्लेटहरूको अखण्डता (समूहीकरण) को खराब अवस्था देखाउँछ; С - क्यूटिकल र कोर्टेक्स बीचको इन्टरफेसमा अन्तरको विवरण; D - कुल द्रव्यमान र फैलिएको फाइब्रिल्सबाट लम्बाइएका फाइबरहरू)।

भालुको कपाल धेरै बाक्लो हुन्छ (२३० मिमी), विशेष गरी भालुको कपालको तुलनामा। क्षतिग्रस्त हुँदा सुँगुरको कपाल च्यात्नु एकदम स्पष्ट देखिन्छ (4) तन्य तनाव को दिशा को सीधा।

तुलनात्मक रूपमा सानो खुला क्युटिकल प्लेटहरू तिनीहरूको किनाराहरू फैलिएको कारण कपालको मुख्य शरीरबाट च्यातिएको थियो (4B).

विनाश क्षेत्र को सतह मा, फाइबर को delamination स्पष्ट देखिने छ; यो पनि स्पष्ट छ कि तिनीहरु कोर्टेक्स भित्र एक अर्का संग धेरै कडा जोडिएको थियो (4С)। कोर्टेक्स र क्युटिकल बीचको इन्टरफेसमा फाइबरहरू मात्र विभाजनको कारणले उजागर भएको थियो (4D), जसले बाक्लो कोर्टिकल फाइब्रिल (व्यासमा 250 एनएम) को उपस्थिति प्रकट गर्‍यो। केही फाइब्रिलहरू विरूपणको कारणले थोरै फैलिएको छ। तिनीहरूले सुँगुरको कपालको लागि बलियो बनाउने एजेन्टको रूपमा सेवा गर्ने मानिन्छ।

छवि #5: हात्ती कपाल आकार विज्ञान (А - С) र जिराफ (D - F). А - छल्ली; В - चरणबद्ध कपाल ब्रेक; С - कपाल भित्रको खाली ठाउँले रेशाहरू च्यातिएको संकेत गर्दछ। D - कटिकुलर प्लेटहरू; Е - कपाल भाँच्न पनि; F - फ्र्याक्चर क्षेत्रमा सतहबाट फाइबर च्यातिएको।

बच्चा हात्तीको कपाल लगभग 330 माइक्रोन बाक्लो हुन सक्छ, र एक वयस्क मा यो 1.5 मिमी पुग्न सक्छ। सतहमा प्लेटहरू छुट्याउन गाह्रो हुन्छ (5हात्तीको कपाल पनि सामान्य बिग्रने सम्भावना हुन्छ, अर्थात्। शुद्ध तन्य फ्र्याक्चर गर्न। यसबाहेक, फ्र्याक्चर सतहको आकृति विज्ञानले एक चरणबद्ध उपस्थिति देखाउँछ (5B), सम्भवतः कपाल कोर्टेक्स मा सानो दोष को उपस्थिति को कारण। केही साना प्वालहरू फ्र्याक्चर सतहमा पनि देख्न सकिन्छ, जहाँ प्रबलित फाइब्रिलहरू क्षति हुनु अघि अवस्थित थिए (5С).

जिराफको कपाल पनि निकै बाक्लो हुन्छ (३७० माइक्रोन), यद्यपि क्युटिकल प्लेटको व्यवस्था त्यति स्पष्ट छैन (5D)। यो विश्वास गरिन्छ कि यो विभिन्न पर्यावरणीय कारकहरू (उदाहरणका लागि, खुवाउने क्रममा रूखहरू विरुद्ध घर्षण) द्वारा तिनीहरूको क्षतिको कारण हो। भिन्नता भए पनि, जिराफको कपाल भाँच्ने काम हात्तीको जस्तै थियो (5F).

छवि नम्बर 6: capybara कपाल आकार विज्ञान (А - प्लेटहरूको डबल कटिकुलर संरचना; В - दोहोरो संरचना को बिच्छेदन; С - फुटेको सिमाना नजिकका फाइबरहरू भंगुर र कठोर देखिन्छन्; D - दोहोरो संरचनाको फुट्ने क्षेत्रबाट लामो फाइबरहरू)।

क्यापीबारस र पेक्करीको कपाल अध्ययन गरिएका अन्य सबै कपालहरू भन्दा फरक छ। capybara मा, मुख्य भिन्नता एक डबल cuticle कन्फिगरेसन र एक अंडाकार कपाल आकार को उपस्थिति हो (6)। कपालको दुई मिरर गरिएका भागहरू बीचको खाली जनावरको फरबाट पानी छिटो हटाउन आवश्यक छ, साथै राम्रो हावाको लागि, जसले यसलाई छिटो सुकाउन अनुमति दिन्छ। स्ट्रेचिङको संपर्कमा हुँदा, कपाल नालीको साथ दुई भागमा विभाजित हुन्छ, र प्रत्येक भाग नष्ट हुन्छ (6B)। कोर्टेक्सका धेरै फाइबरहरू अलग र फैलिएका छन् (6С и 6D).

छवि #7: पेक्करी हेयर मोर्फोलजी (А - छालाको संरचना र फुट्ने ठाउँ; В - कोर्टेक्स विनाश को आकार विज्ञान र यसको संरचना को विवरण; С - बन्द कक्षहरू (व्यासमा 20 माइक्रोन), जसको पर्खालहरूमा फाइबरहरू हुन्छन्; D - सेल पर्खालहरू)।

पेक्करी (परिवार Tayassuidae, अर्थात् peccary) कपालमा झरझरा कोर्टेक्स हुन्छ, र क्युटिकल तहमा फरक प्लेटहरू हुँदैनन् (7)। कपालको कोर्टेक्समा १०-३० माइक्रोन नाप्ने बन्द कक्षहरू हुन्छन् (7B), जसको भित्ताहरू केराटिन फाइबरहरू हुन्छन् (7С)। यी पर्खालहरू धेरै छिद्रपूर्ण छन्, र एक छिद्रको आकार लगभग 0.5-3 माइक्रोन (7D).

तपाईले चित्रमा देख्न सक्नुहुन्छ 7, फाइब्रस कोर्टेक्सको समर्थन बिना, क्यूटिकल ब्रेक लाइनको साथमा चर्किन्छ, र फाइबरहरू केही ठाउँमा तानिन्छन्। यो कपाल संरचना कपाल अधिक ठाडो बनाउन को लागी आवश्यक छ, नेत्रहीन जनावर को आकार बढ्दै, जो peccary को लागी एक रक्षा संयन्त्र हुन सक्छ। पेक्करी कपालले राम्रोसँग कम्प्रेसनको प्रतिरोध गर्दछ, तर स्ट्रेचिंगसँग सामना गर्दैन।

विभिन्न जनावरहरूको कपालको संरचनात्मक विशेषताहरू, साथै तिनीहरूको तनावको कारणले क्षतिको प्रकार बुझेर, वैज्ञानिकहरूले मेकानिकल गुणहरू वर्णन गर्न थाले।

छवि नम्बर 8: प्रत्येक कपालको प्रकारको लागि विरूपण रेखाचित्र र डाटा प्राप्त गर्न प्रयोगात्मक सेटअपको रेखाचित्र (स्ट्रेन दर 10-2 s-1)।

माथिको ग्राफबाट देख्न सकिन्छ, विभिन्न जनावर प्रजातिहरूको कपाल खिच्ने प्रतिक्रिया एकदम फरक थियो। यसरी, एक व्यक्ति, घोडा, बँदेल र भालुको कपालले ऊनको प्रतिक्रिया जस्तै प्रतिक्रिया देखायो (अरू कसैको होइन, तर कपडा सामग्री)।

3.5-5 GPa को एक अपेक्षाकृत उच्च लोचदार मोड्युलस मा, वक्र एक रैखिक (लोचदार) क्षेत्र, पछि 0.20-0.25 को एक तनाव सम्म बिस्तारै बढ्दो तनाव संग एक पठार हुन्छ, जस पछि कडा को दर उल्लेखनीय रूपमा बढ्छ जब सम्म 0.40 को विफलता तनाव। पठार क्षेत्रले अनवाइन्डिङलाई जनाउँछ а-केराटिन मध्यवर्ती फिलामेन्टको हेलिकल संरचना, जुन केहि अवस्थामा (आंशिक रूपमा) मा रूपान्तरण गर्न सक्छ। b- पानाहरू (सपाट संरचनाहरू)। पूर्ण अनवाइन्डिङले १.३१ को विरूपण निम्त्याउँछ, जुन यस चरणको अन्त्यमा (०.२०–०.२५) भन्दा धेरै बढी छ।

संरचनाको क्रिस्टलीय थ्रेड-जस्तो भाग एक आकारहीन म्याट्रिक्सले घेरिएको छ जुन रूपान्तरण हुँदैन। अनाकार भागले कुल आयतनको लगभग 55% बनाउँछ, तर मध्यवर्ती फिलामेन्टहरूको व्यास 7 एनएम हो र तिनीहरू अनाकार सामग्रीको 2 एनएमले छुट्याएमा मात्र। त्यस्ता सटीक सूचकहरू अघिल्लो अध्ययनहरूमा व्युत्पन्न गरिएको थियो।

विरूपणको कठोर चरणको समयमा, कर्टिकल फाइबरहरू र माइक्रोफिब्रिलहरू, मध्यवर्ती फिलामेन्टहरू, र अमोर्फस म्याट्रिक्स जस्ता साना संरचनात्मक तत्वहरू बीच स्लाइडिङ हुन्छ।

जिराफ, हात्ती र पेक्करी कपालले पठार र द्रुत कडा हुने क्षेत्रहरू (चुचुराहरू) बीच कुनै स्पष्ट भिन्नता बिना अपेक्षाकृत रैखिक कडा प्रतिक्रिया प्रदर्शन गर्दछ। लोचदार मोड्युलस अपेक्षाकृत कम छ र लगभग 2 GPa छ।

अन्य प्रजातिहरू जस्तो नभई, क्यापीबारा कपालले लगातार तनावहरू लागू गर्दा द्रुत कडा हुने प्रतिक्रिया देखाउँछ। यो अवलोकन capybara को कपाल को असामान्य संरचना संग सम्बन्धित छ, वा अधिक सटीक दुई सममित भागहरु र उनीहरु बीच एक अनुदैर्ध्य नाली को उपस्थिति संग।

अघिल्लो अध्ययनहरू पहिले नै सञ्चालन भइसकेका छन् जसले संकेत गर्दछ कि यंगको मोड्युलस (लम्बाइको लोचदार मोड्युलस) विभिन्न जनावर प्रजातिहरूमा कपालको व्यास बढ्दै जान्छ। यी कार्यहरूले उल्लेख गरे कि पेक्करीको यंगको मोडुलस अन्य जनावरहरूको तुलनामा उल्लेखनीय रूपमा कम छ, जुन यसको कपालको संरचनाको छिद्रताको कारण हुन सक्छ।

यो पनि जिज्ञासु छ कि peccaries आफ्नो कपाल मा कालो र सेतो दुवै क्षेत्र (दुई रंग) छ। टन्साइल ब्रेक प्रायः कपालको सेतो क्षेत्रमा हुन्छ। कालो क्षेत्रको बढ्दो प्रतिरोध मेलानोसोमहरूको उपस्थितिको कारण हो, जुन कालो कपालमा मात्र पाइन्छ।

यी सबै अवलोकनहरू साँच्चै अद्वितीय छन्, तर मुख्य प्रश्न रहन्छ: के कपालको आयामहरूले यसको बलमा भूमिका खेल्छन्?

यदि हामीले स्तनधारी जनावरहरूमा कपालको वर्णन गर्छौं भने, हामी अनुसन्धानकर्ताहरूलाई ज्ञात मुख्य तथ्यहरू हाइलाइट गर्न सक्छौं:

• धेरै प्रकारका कपालहरूमा यो मध्य भागमा बाक्लो हुन्छ र अन्ततिर ट्यापर्स हुन्छ; वन्यजन्तुहरूको फर तिनीहरूको बासस्थानको कारण बाक्लो हुन्छ;
• एक प्रजातिको कपालको व्यासमा हुने भिन्नताले देखाउँछ कि प्रायः कपालको मोटाई दिइएको जनावर प्रजातिहरूको सामान्य मोटाई दायरा भित्र फरक हुन्छ। कपालको मोटाई एउटै प्रजातिका विभिन्न प्रतिनिधिहरू बीच फरक हुन सक्छ, तर यो भिन्नतालाई के प्रभाव पार्छ अझै अज्ञात छ;
• विभिन्न प्रजातिका स्तनधारीहरूका कपालको मोटाई फरक-फरक हुन्छ (जस्तो लाग्न सक्छ)।

यी सार्वजनिक रूपमा उपलब्ध तथ्यहरू र प्रयोगको क्रममा प्राप्त डाटालाई संक्षेप गरेर, वैज्ञानिकहरूले कपालको मोटाई र यसको बल बीचको सम्बन्ध बनाउनका लागि सबै परिणामहरू तुलना गर्न सक्षम भए।

छवि नम्बर 9: विभिन्न जनावर प्रजातिहरूमा कपाल मोटाई र यसको बल बीचको सम्बन्ध।

कपालको व्यास र एक्स्टेन्सिबिलिटीमा भएको भिन्नताको कारण, वैज्ञानिकहरूले वेबुल तथ्याङ्कको आधारमा उनीहरूको तन्य तनाव भविष्यवाणी गर्न सकिन्छ कि भनेर हेर्ने निर्णय गरे, जसले विशेष रूपमा नमूना आकार र परिणामस्वरूप दोष आकारमा भिन्नताहरूको लागि खाता बनाउन सक्छ।

यो मानिन्छ कि भोल्युम संग एक कपाल खण्ड V समावेश n भोल्युमका तत्वहरू, र प्रत्येक एकाइ भोल्युम V0 त्रुटिहरूको समान वितरण छ। दिइएको भोल्टेज स्तरमा, सबैभन्दा कमजोर लिङ्क धारणा प्रयोग गर्दै σ सम्भावना P भोल्युमको साथ दिइएको कपाल खण्डको अखण्डता कायम गर्दै V प्रत्येक भोल्युम तत्वहरूको अखण्डता कायम राख्न अतिरिक्त सम्भावनाहरूको उत्पादनको रूपमा व्यक्त गर्न सकिन्छ, अर्थात्:

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

भोल्युम कहाँ छ V n भोल्युम तत्वहरू समावेश गर्दछ V0। भोल्टेज बढ्दै जाँदा P(Vस्वाभाविक रूपमा घट्छ।

दुई-प्यारामिटर Weibull वितरण प्रयोग गरेर, सम्पूर्ण भोल्युमको विफलताको सम्भावनालाई यसरी व्यक्त गर्न सकिन्छ:

1 - P = 1 - exp [ -V/V0 (σ/σ0)m]

जहाँ σ - लागू भोल्टेज, σ0 विशेषता (सन्दर्भ) बल हो, र m - Weibull मोडुलस, जुन सम्पत्ति परिवर्तनशीलता को एक मापन हो। यो ध्यान दिन लायक छ कि विनाश को सम्भावना बढ्दै नमूना आकार संग बढ्छ V स्थिर भोल्टेज मा σ.

चार्टमा 9 मानव र केपीबारा कपालको लागि प्रयोगात्मक विफलता तनावको Weibull वितरण देखाइएको छ। मानव कपालको लागि m को समान मानको साथ सूत्र # 2 प्रयोग गरेर अन्य प्रजातिहरूका लागि कर्भहरू भविष्यवाणी गरिएको थियो (m = 0.11)।

प्रयोग गरिएको औसत व्यासहरू थिए: सुँगुर - 235 µm, घोडा - 200 µm, peccary - 300 µm, भालु - 70 µm, हात्तीको कपाल - 345 µm र जिराफ - 370 µm।

यस तथ्यको आधारमा ब्रेकिङ तनाव निर्धारण गर्न सकिन्छ P(V) = ०.५, यी नतिजाहरूले प्रजातिहरूमा कपालको व्यास बढ्दै जाँदा असफलताको तनाव घट्दै गएको संकेत गर्छ।

चार्टमा 9B असफलताको ५०% सम्भाव्यतामा अनुमानित फुट्ने तनाव देखाउँछ (P(V) = ०.५) र विभिन्न प्रजातिहरूको लागि औसत प्रयोगात्मक ब्रेकिङ तनाव।

यो स्पष्ट हुन्छ कि कपालको व्यास 100 देखि 350 मिमी सम्म बढ्दै जाँदा, यसको ब्रेकिंग तनाव 200-250 MPa बाट 125-150 MPa मा घट्छ। Weibull वितरण सिमुलेशन परिणामहरू वास्तविक अवलोकन परिणामहरूसँग उत्कृष्ट सम्झौतामा छन्। एकमात्र अपवाद पेक्करी कपाल हो किनकि यो अत्यन्त छिद्रपूर्ण छ। पेक्करी कपालको वास्तविक बल Weibull वितरण मोडलिङ द्वारा देखाइएको भन्दा कम छ।

अध्ययन को सूक्ष्मता संग एक अधिक विस्तृत परिचित को लागी, म हेर्न को लागी सिफारिस गर्दछु वैज्ञानिकहरु रिपोर्ट и अतिरिक्त सामग्री उहाँलाई।

Epilogue

माथिको अवलोकनको मुख्य निष्कर्ष यो हो कि बाक्लो कपाल बलियो कपालको बराबर होइन। साँचो, जस्तै वैज्ञानिकहरूले आफैले भने, यो कथन सहस्राब्दीको खोज होइन, किनकि धातुको तार अध्ययन गर्दा समान अवलोकनहरू बनाइएका थिए। यहाँ बिन्दु भौतिकी, मेकानिक्स वा जीवविज्ञानमा पनि होइन, तर तथ्याङ्कमा - वस्तु जति ठूलो, दोषहरूको लागि ठूलो दायरा।

वैज्ञानिकहरू विश्वास गर्छन् कि हामीले आज समीक्षा गरेका कामले उनीहरूका सहकर्मीहरूलाई नयाँ सिंथेटिक सामग्रीहरू सिर्जना गर्न मद्दत गर्नेछ। मुख्य समस्या यो हो कि आधुनिक प्रविधिको विकासको बावजुद, तिनीहरू अझै पनि मानव वा हात्तीको कपाल जस्तै केहि सिर्जना गर्न सक्षम छैनन्। आखिर, यति सानो कुरा सिर्जना गर्नु पहिले नै चुनौती हो, यसको जटिल संरचना उल्लेख नगर्नुहोस्।

हामी देख्न सक्छौं, यस अध्ययनले देखाएको छ कि न केवल स्पाइडर रेशम भविष्यको अल्ट्रा-बलियो र अल्ट्रा-लाइट सामग्रीको लागि प्रेरणाको रूपमा वैज्ञानिकहरूको ध्यानको योग्य छ, तर मानव कपाल पनि यसको यांत्रिक गुण र अचम्मको शक्तिको साथ आश्चर्यचकित हुन सक्छ।

पढ्नको लागि धन्यवाद, जिज्ञासु रहनुहोस् र एक राम्रो हप्ता केटाहरू। 🙂

केही विज्ञापनहरू 🙂

हामीसँग रहनु भएकोमा धन्यवाद। तपाईलाई हाम्रा लेखहरू मनपर्छ? थप रोचक सामग्री हेर्न चाहनुहुन्छ? हामीलाई अर्डर गरेर वा साथीहरूलाई सिफारिस गरेर समर्थन गर्नुहोस्, $4.99 बाट विकासकर्ताहरूको लागि क्लाउड VPS, प्रविष्टि-स्तर सर्भरहरूको एक अद्वितीय एनालग, जुन हामीले तपाईंको लागि आविष्कार गरेको हो: VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 कोर) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps $ 19 बाट वा कसरी सर्भर साझा गर्ने बारे सम्पूर्ण सत्य? (RAID1 र RAID10 सँग उपलब्ध, 24 कोर सम्म र 40GB DDR4 सम्म)।

डेल R730xd 2x एम्स्टर्डमको इक्विनिक्स टियर IV डाटा सेन्टरमा सस्तो छ? यहाँ मात्र 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV $199 बाट नेदरल्याण्ड मा! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - $99 बाट! बारे पढ्नुहोस् पूर्वाधार कर्पोरेशन कसरी निर्माण गर्ने। डेल R730xd E5-2650 v4 सर्भरहरूको प्रयोगको साथ एक पैसाको लागि 9000 यूरो मूल्यको वर्ग?

स्रोत: www.habr.com