Flokët për njeriun modern janë thjesht një element i vetëidentifikimit vizual, një pjesë e imazhit dhe personalitetit. Megjithatë, këto formacione keratinoze të lëkurës kanë disa funksione biologjike të rëndësishme: mbrojtje, termoregullim, ndjeshmëri etj. Sa të fortë janë flokët tanë? Siç u duk, ata janë disa herë më të fortë se flokët e elefantit ose zebrës.
Sot do të njohim një studim në të cilin shkencëtarët nga Universiteti i Kalifornisë (SHBA) vendosën të kontrollonin se si korrelon trashësia e flokëve me forcën e tyre tek lloje të ndryshme kafshësh, përfshirë njeriun. Cilat flokë rezultuan më të fortë, cilat veti mekanike kanë flokët e llojeve të ndryshme dhe si mund të ndihmojë ky studim në zhvillimin e tipeve të reja materialesh? Këtë do ta mësojmë nga raporti i shkencëtarëve. Le të fillojmë.
Baza e kërkimit
FlokĂ«t, tĂ« cilĂ«t pĂ«rbĂ«hen kryesisht nga proteina keratine, janĂ« formacione keratinoze tĂ« lĂ«kurĂ«s sĂ« mamiferĂ«ve. NĂ« fakt, flokĂ«t, leshi dhe pelushi janĂ« sinonime. Strukturialisht, floku pĂ«rbĂ«het nga pllaka keratine, tĂ« cilat vendosen njĂ«ra mbi tjetrĂ«n, si dominos qĂ« bien njĂ«ra mbi tjetrĂ«n. Ădo flok ka tre shtresa: kutikula â shtresa e jashtme dhe mbrojtĂ«se; korteksi â materiali kortikal, i cili pĂ«rbĂ«het nga qeliza tĂ« gjata tĂ« vdekura (i rĂ«ndĂ«sishĂ«m pĂ«r forcĂ«n dhe elasticitetin e flokut, pĂ«rcakton ngjyrĂ«n e tij pĂ«rmes melaninĂ«s) dhe materiali medullor â shtresa qendrore e flokut, e cila pĂ«rmban qeliza keratine tĂ« buta dhe hapĂ«sira ajri, e cila merr pjesĂ« nĂ« shpĂ«rndarjen e lĂ«ndĂ«ve ushqyese nĂ« shtresa tĂ« tjera.
NĂ«se ndajmĂ« flokun vertikalisht, do tĂ« marrĂ«im pjesĂ«n e sipĂ«rme (trunti) dhe atĂ« nĂ«nlĂ«kurore (gjakun ose rrĂ«njĂ«n). Rrenja rreth Ă«shtĂ« e rrethuar nga folikuli, nga forma e tĂ« cilit varet dhe forma e flokut vetĂ«: folikul i rrumbullakĂ«t â i drejtĂ«, folikul oval â pak i valĂ«zuar, folikul i ri â i kacavjerrur.
ShumĂ« shkencĂ«tarĂ« sugjerojnĂ« se, pĂ«r shkak tĂ« progresit teknologjik, evolucioni i njeriut po ndryshon. Pra, disa organe dhe struktura nĂ« trupin tonĂ« po bĂ«hen gradualisht rudimentare â ato qĂ« kanĂ« humbur qĂ«llimin e tyre. Disa nga kĂ«to pjesĂ« tĂ« trupit janĂ« dhĂ«mbĂ«t e urisĂ«, apendiksi dhe mbulimi i trupit me qime. NĂ« fjalĂ« tĂ« tjera, shkencĂ«tarĂ«t mendojnĂ« se me kalimin e kohĂ«s kĂ«to struktura do tĂ« zhduken thjesht nga anatomia jonĂ«. A Ă«shtĂ« kĂ«shtu apo jo, Ă«shtĂ« e vĂ«shtirĂ« tĂ« thuash, por pĂ«r shumĂ« individĂ«, dhĂ«mbĂ«t e urisĂ«, pĂ«r shembull, janĂ« tĂ« lidhur me vizitat te dentisti pĂ«r heqjen e tyre tĂ« pashmangshme.
Siç do të ishte, flokët janë të nevojshëm për njeriun, ndoshta nuk luajnë më një rol të rëndësishëm në termoregulim, por estetikisht ende janë një pjesë të pandashme. E njëjta gjë mund të thuhet edhe për kulturën botërore. Në shumë vende, që nga kohët e lashta, flokët janë konsideruar si burim i gjithë forcës, ndërsa prerja e tyre është lidhur me probleme të mundshme shëndetësore dhe madje dështime në jetën. Rëndësia sakrale e flokëve është trasferuar nga ritualet shamanike të fisit të lashtë në fetë më moderne, në veprat e shkrimtarëve, artistëve dhe skulptorëve. Në veçanti, bukuria femërore shpesh ka qenë e lidhur ngushtë me mënyrën se si duken apo janë përshkruar (për shembull, në piktura) flokët e zonjave të dashura.
Vini re se sa detajisht janë të përshkruara flokët e Venës (Sandro Botticelli, "Lindja e Venës", 1485).
Ta lëmë mënjanë aspektin kulturor dhe estetik të flokëve dhe të kalojmë në shqyrtimin e hulumtimit të shkencëtarëve.
Flokët, në njëfarë forme, gjenden tek shumë lloje të mamaligeve. Nëse për njeriun ata nuk janë më aq të rëndësishëm nga pikëpamja biologjike, për përfaqësuesit e tjerë të botës së kafshëve, leshi dhe pështjellimi janë disa atribute jetësore. Megjithatë, në strukturën e tyre kryesore, flokët e njeriut dhe, për shembull, elefantit janë shumë të ngjashme, megjithëse ka edhe dallime. E vetmja e dukshme është madhësia, pasi flokët e elefantit janë shumë më të trashë se tonat, por, siç është zbuluar, jo më të fortë.
Shkencëtarët kanë studiuar flokët dhe leshin për një kohë të gjatë. Rezultatet e këtyre punimeve janë realizuar si në kozmetologji dhe mjekësi, ashtu edhe në industrinë e lehtë (ose siç do të thoshte e njohura Kalugina L.P.: "industria e lehtë"), përkatësisht në tekstil. Për më tepër, studimi i flokëve ka ndihmuar shumë në zhvillimin e biomaterialeve të bazuara në keratin, e cila që në fillim të shekullit të kaluar është mësuar të nxirret nga brirët e kafshëve me ndihmën e bajames.
Keratin e marrë në këtë mënyrë u përdor për të krijuar xhel, të cilat mund të forcohen me anë të shtimit të formaldehidit. Më vonë, u mësua të nxirret keratin jo vetëm nga brirët e kafshëve, por edhe nga leshi i tyre, si dhe nga flokët e njeriut. Substancat e krijuara mbi bazën e keratinës gjetën përdorim në kozmetikë, kompozita dhe madje në mbulimin e tabletave.
NĂ« ditĂ«t e sotme, industria e studimit dhe prodhimit tĂ« materialeve tĂ« forta dhe tĂ« lehta po zhvillohet me shpejtĂ«si. FlokĂ«t, duke qenĂ« tĂ« tillĂ« nga natyra, janĂ« njĂ« nga materialet natyrore qĂ« frymĂ«zojnĂ« kĂ«rkime tĂ« kĂ«tij lloji. ĂfarĂ« do tĂ« thotĂ« kufiri i qĂ«ndrueshmĂ«risĂ« sĂ« tĂ«rheqjes sĂ« leshit dhe flokĂ«ve njerĂ«zorĂ«, i cili varion nga 200 deri nĂ« 260 MPa, qĂ« korrespondon me forcĂ«n specifike 150-200 MPa / mg m-3. Dhe kjo Ă«shtĂ« praktikisht e krahasueshme me çelikun (250 MPa / mg m-3).
Roli kryesor nĂ« formimin e vetive mekanike tĂ« flokĂ«ve luan struktura e tij hierarkike, e cila i ngjan matreshkĂ«s. Elementi mĂ« i rĂ«ndĂ«sishĂ«m i kĂ«saj strukture Ă«shtĂ« korteksi i brendshĂ«m i qelizave kortikale (diametri rreth 5 ÎŒm, dhe gjatĂ«sia 100 ÎŒm), i cili pĂ«rbĂ«het nga makrofibrilat e grumbulluara (diametri rreth 0.2-0.4 ÎŒm), tĂ« cilat, nga ana e tyre, pĂ«rbĂ«hen nga filamentet intermediarĂ« (7.5 nm nĂ« diametĂ«r), tĂ« ndĂ«rthurura nĂ« njĂ« matriç amorfe.
Vetitë mekanike të flokëve, ndjeshmëria e tyre ndaj temperaturës, lagështirës dhe deformimit janë rezultat i drejtpërdrejtë i ndërveprimit të komponentëve amorf dhe kristalor të korteksit. Fibrat keratin të korteksit të flokëve të njeriut zakonisht kanë një zgjerueshmëri të madhe me deformim në çarje më shumë se 40%.
Ky vlerĂ«sim i lartĂ« Ă«shtĂ« i shkaktuar nga çlirimi i strukturĂ«s a-keratinĂ«s dhe, nĂ« disa raste, shndĂ«rrimit tĂ« saj nĂ« b-keratin, qĂ« çon nĂ« rritjen e gjatĂ«si (njĂ« rrotullim i plotĂ« i spirales 0.52 nm shtrihet deri nĂ« 1.2 nm nĂ« konfigurimin b). Kjo Ă«shtĂ« njĂ« nga arsyet kryesore pse shumĂ« studime janĂ« pĂ«rqendruar pikĂ«risht nĂ« keratin, pĂ«r ta rikrijuar atĂ« nĂ« formĂ« sintetike. NdĂ«rsa, siç e dimĂ«, shtresa e jashtme e flokĂ«ve (kutikula) pĂ«rbĂ«het nga pllaka (me trashĂ«si 0.3â0.5 mikrometra dhe 40â60 mikrometra nĂ« gjatĂ«si).
Më parë, shkencëtarët kishin kryer studime mbi pronat mekanike të flokëve të njerëzve nga grupe të ndryshme moshe dhe etnie. Në këtë punim, është përqendruar në studimin e ndryshimeve të pronave mekanike të flokëve të llojeve të ndryshme të kafshëve, në veçanti: njeriu, kali, ariu, derri, kapibara, pecari, zhivafa dhe elefanti.
Rezultatet e studimit
Imazh â1: morfologjia e flokut tĂ« njeriut (A â kutikula; NĂ« â thyerja e korteksit; duke treguar skajet e fibrave, D â sipĂ«rfaqja e thyerjes, ku shihen tre shtresa; D â sipĂ«rfaqja laterale e korteksit, qĂ« tregon shtrirjen e fibrave).
Floku i një njeriu të rritur ka një diametër prej rreth 80-100 mikrometrash. Me kujdes të zakonshëm për flokët, paraqitja e tyre është mjaft e integruar (1A). Komponenti i brendshëm i flokëve të njerëzve është korteksi fibroz. Pas provës së shtrirjes u zbulua se kutikula dhe korteksi i flokëve të njeriut thyhen ndryshe: kutikula zakonisht thyhet abrasivisht (crushed), ndërsa fibrat keratines në korteks u ndanë dhe u shtrinë nga struktura e përgjithshme (1B).
NĂ« fotografi 1C Ă«shtĂ« qartĂ« e dukshme sipĂ«rfaqja e brishtĂ« e kutikulĂ«s me vizualizimin e shtresave, tĂ« cilat janĂ« pllaka qĂ« mbulohen me njĂ«ra-tjetrĂ«n dhe kanĂ« trashĂ«si 350â400 nm. ShkĂ«putja e vĂ«rejtur nĂ« sipĂ«rfaqen e thyerjes, si dhe natyra e brishtĂ« e kĂ«saj sipĂ«rfaqe tregon lidhjen tĂ« dobĂ«t ndĂ«rfazale midis kutikulĂ«s dhe korteksit, si dhe midis fibrave brenda korteksit.
Fibrat keratines në korteks ishin ndarë (1D). Kjo tregon se korteksi fibroz përgjithësisht është përgjegjës për forcën mekanike të flokut.
Imazh â2: morfologjia e flokĂ«ve tĂ« kalit (A â kutikula, disa pllaka tĂ« sĂ« cilĂ«s janĂ« pak tĂ« devijuara pĂ«r shkak tĂ« mungesĂ«s sĂ« kujdesit; NĂ« â pamja e thyerjes; D â detajet e thyerjes sĂ« korteksit, ku shihet kutikula e shkĂ«putur; D â detajet e kutikulĂ«s).
Struktura e flokëve të kalit është e ngjashme me atë të njerëzve, përveç diametrit, i cili është 50% më i madh (150 mikrometra). Në fotografi 2A mund të shihen dëme të dukshme të kutikulës, ku shumë pllakëza nuk janë të lidhura kaq ngusht me trungun, siç ishte në flokët e njeriut. Vendi i thyerjes së flokëve të kalit përmban si thyerjen e zakonshme, ashtu edhe ndarjen e flokut (ndarja e pllakëzave të kutikulës). Në 2B duken të dy variantet e dëmtimeve. Në pjesët ku pllakëzat janë plotësisht shkëputur, duket ndërfaqja mes kutikulës dhe korteksit (2C). Disa fibra janë tërhequr dhe janë ndarë në zonën e ndërfaqes. Duke krahasuar këto vëzhgime me ato të mëparshme (flokët e qenit), shkatërrime të tilla tregojnë se flokët e kalit nuk kanë përjetuar tension të njëjtë të lartë si flokët e njerëzve, kur fibrat në korteks janë tërhequr dhe plotësisht shkëputur nga kutikula. Po ashtu, duket se disa pllakëza janë shkëputur nga trungu, ndoshta për shkak të tensionit të shtrirjes (2D).
Imazhi Nr. 3: morfologjia e flokĂ«ve tĂ« arushĂ«s (A â kutikula; NĂ« â dĂ«mtime nĂ« dy pika, tĂ« lidhura me zonĂ«n e thyerjes; D â çarjet e kutikulĂ«s me ndarjen e fibrave nĂ« korteks; D â detajet e strukturĂ«s sĂ« fibrave, duken disa fibra tĂ« zgjatura nga struktura e pĂ«rgjithshme).
Trashësia e flokut të arushës është 80 mikron. Pllakëzat e kutikulës janë jashtëzakonisht ngushtësisht të lidhura me njëra-tjetrën (3A), dhe në disa pjesë është fare e vështirë të dallosh pllakat e veçanta. Kjo mund të jetë e lidhur me fërkimin e flokëve me fqinjët. Nën tensionin e shtrirjes, këto flokë literalisht janë ndarë me shfaqjen e çarjeve të gjata (shtesa në 3B), që tregon se nën efektin e dobët lidhës të kutikulës së dëmtuar, fibrat e keratinës në korteks lehtë janë ndarë. Ndarja e korteksit shkakton thyerje në kutikulë, e cila konfirmohet nga forma zigzagu e thyerjes (3C). Kjo tension shkakton tërheqjen e disa fibrave nga korteksi (3D).
Imazhi Nr. 4: morfologjia e flokĂ«ve tĂ« derrit (A â thyerje tĂ« zakonshme tĂ« flokut; NĂ« â struktura e kutikulĂ«s tregon njĂ« gjendje tĂ« keqe tĂ« integritetit (grupit) tĂ« pllakave; D â detajet e thyerjes nĂ« ndĂ«rfaqen mes kutikulĂ«s dhe korteksit; D â tĂ«rheqje nga masa e pĂ«rgjithshme tĂ« fibrave dhe fibrilave tĂ« dalĂ«).
Flokët e derrit janë mjaft të trashë (230 mm), veçanërisht në krahasim me ato të arushës. Thyerja e flokëve të derrit në rast dëmtimi duket mjaft e qartë (4A) perpendicular to the direction of tension during stretching.
Relatively small exposed cuticle plates were torn from the main body of the hair due to the stretching of their edges (4B).
The surface of the fracture zone clearly shows fiber delamination, and it is also evident that they were tightly bound together within the cortex (4ĐĄ). Only the fibers at the interface between the cortex and the cuticle were exposed due to separation (4D), revealing the presence of thick cortex fibrils (250 nm in diameter). Some of the fibrils slightly protruded outward due to deformation. It is hypothesized that they serve to reinforce the hair of the boar.
Image No. 5: morphology of elephant hair (A â D) and giraffe (D â F). A â kutikula; NĂ« â stepped fracture of the hair; D â voids inside the hair indicate where fibers were pulled out. D â cuticular plates; E â smooth fracture of the hair; F â fibers pulled from the surface in the area of the fracture.
Baby elephant hairs can be about 330 microns thick, while those of adults can reach 1.5 mm. The plates on the surface are difficult to distinguish (5A). The hair of the elephant is also prone to normal destruction, i.e., pure fracture under tension. Moreover, the morphology of the fracture surface demonstrates a stepped appearance (5B), possibly due to the presence of slight defects in the hair cortex. The surface of the fracture can also exhibit some small holes, where, prior to damage, strengthening fibrils likely existed (5C).
In giraffes, the hair is also quite thick (370 microns), although the placement of the cuticle plates is not as distinct (5D). This is believed to be related to their damage from various environmental factors (e.g., friction against trees during feeding). Despite the differences, the hair fracture in giraffes was similar to that in elephants (5F).
Image No. 6: morphology of capybara hair (A â double cuticle structure of plates; NĂ« â rupture of the double structure; D â fibers near the rupture boundary appear brittle and stiff; D â elongated fibers from the zone of rupture of the double structure).
Capybara and peccary hair differs from all other studied hair. The main distinction in capybara is the presence of a double configuration of the cuticle and the oval shape of the hair (6A). Rruga midis dy pjesëve të pasqyruara të flokëve është e nevojshme për një largim më të shpejtë të ujit nga leshi i kafshës, si dhe për një ventilim më të mirë, duke i lejuar të thahet më shpejt. Nën efektin e stretch-it, floku ndahet në dy pjesë përgjatë rrugës, dhe secila nga këto pjesë dëmtohet (6V). Shumë fibra të korteksit ndahen dhe shtrihen (6C dhe 6D).
Imazhi â7: morfologjia e flokut tĂ« pekarit (A â struktura e kutikulĂ«s dhe vendi i thyerjes; NĂ« â morfologjia e shkatĂ«rrimit tĂ« korteksit dhe detajet e strukturĂ«s sĂ« tij; D â qelizat e mbyllura (20 ÎŒm nĂ« diametĂ«r), muret e tĂ« cilave pĂ«rbĂ«hen nga fibra; D â muret e qelizave).
Tek pekarĂ«t (familja Tayassuidae, dmth. pekarĂ«) flokĂ«t kanĂ« korteksin e poreve, dhe shtresa e kutikulĂ«s nuk ka pllaka tĂ« qarta (7A). Korteksi i flokut pĂ«rmban qeliza tĂ« mbyllura me madhĂ«si 10-30 ÎŒm (7B), muret e tĂ« cilave pĂ«rbĂ«hen nga fibra keratinore (7C). KĂ«to mure janĂ« mjaft tĂ« pĂ«rshtatshme, dhe madhĂ«sia e njĂ« pore Ă«shtĂ« rreth 0.5-3 ÎŒm (7D).
Siç shihet në fotografinë 7A, pa mbështetje nga korteksi fibroz, kutikula plaset përgjatë vijës së thyerjes, dhe fibrat në disa vende shtrihen. Një strukturë e tillë flokësh është e nevojshme për t'i bërë flokët më vertikale, duke e rritur vizualisht madhësinë e kafshës, që mund të jetë një mekanizëm mbrojtës për pekarin. Flokët e pekarit janë mjaft të qëndrueshëm ndaj kompresimit, por nuk përballojnë stretching-un.
Pasi u mësuan me karakteristikat strukturore të flokëve të kafshëve të ndryshme, si dhe me tipet e dëmtimeve të shkaktuara nga tensioni, shkencëtarët filluan përshkrimin e pronave mekanike.
Imazhi â8: diagrami i deformimit pĂ«r secilin nga llojet e flokĂ«ve dhe skema e vendosjes eksperimentale pĂ«r marrjen e tĂ« dhĂ«nave (shpejtĂ«sia e deformimit 10-2 s-1).
Siç shihet nga grafiku më sipër, reagimi ndaj stretching-ut ishte mjaft i ndryshëm për flokët e llojeve të ndryshme të kafshëve. Pra, flokët e njeriut, kalit, derrit dhe ariut treguan një reagim të ngjashëm me atë të leshit (jo të dikujt, por të materialeve tekstile).
Me njĂ« modul relativisht tĂ« lartĂ« tĂ« elastikĂ«s, qĂ« Ă«shtĂ« 3.5â5 GPa, kurbat pĂ«rbĂ«hen nga njĂ« zonĂ« lineare (elastike), pas sĂ« cilĂ«s ndjek njĂ« platon me presion qĂ« rritet ngadalĂ« deri nĂ« deformimin 0.20â0.25, pas tĂ« cilit shpejtĂ«sia e forcimit rritet ndjeshĂ«m deri nĂ« deformimin e shkatĂ«rrimit nĂ« 0.40. Zona e platonit i referohet shkarkimit a-strukturĂ«s spirale tĂ« filamentĂ«ve midis keratinĂ«s, tĂ« cilat nĂ« disa raste mund tĂ« (pjesĂ«risht) shndĂ«rrohen nĂ« b-fletĂ« (strukturat e sheshta). Zgjerimi i plotĂ« çon nĂ« deformim 1.31, qĂ« Ă«shtĂ« ndjeshĂ«m mĂ« i lartĂ« se fundi i kĂ«saj faze (0.20â0.25).
Pjesa kristalike në formë fijesh e strukturës rrethohesh ka një matricë amorfe, e cila nuk transformohet. Pjesa amorfe përbën rreth 55% të volumit total, por vetëm nëse diametri i fijet midis është 7 nm dhe ato ndahen nga materiali amorf në 2 nm. Këta tregues të saktë janë nxjerrë në studimet e kryera më parë.
Në fazën e deformimit, e cila karakterizohet nga përforcimi, ndodh një kalim midis fibrave kortikale, si dhe midis elementeve më të imët si mikro-fibrilat, fijet ndërmjetëse dhe matriça amorfe.
Flokët e gjirafës, elefantit dhe pekarës tregojnë një reagim relativisht lineare të përforcimit pa dallime të qarta midis platonëve dhe rajoneve të shpejta të përforcimit (pikat). Moduli i elastikës është relativisht i ulët dhe është rreth 2 GPa.
Në dallim nga lloje të tjera, flokët e kapibarit tregojnë një reagim që karakterizohet nga një përforcim të shpejtë, në të cilin vendosen ngarkesa pasuese. Ky vëzhgim lidhet me strukturën e pazakontë të flokëve të kapibarit, dhe më saktë me praninë e dy pjesëve simetrike dhe një grope në gjatësi midis tyre.
Studime të mëparshme kanë treguar se moduli i Young-ut (moduli i elasticitetit longitudinal) bie me rritjen e diametrit të flokëve te lloje të ndryshme kafshësh. Në këto punime është vërejtur se moduli i Young-ut te pekar është ndjeshëm më i ulët se ai i kafshëve të tjera, gjë që mund të lidhet me porozitetin e strukturës së flokëve të tij.
ĂshtĂ« interesante gjithashtu se te pekarĂ«t ka pjesĂ« tĂ« zeza dhe tĂ« bardha nĂ« flokĂ« (dyngjyrshmĂ«ria). Ăarjet gjatĂ« shtrirjes ndodhin mĂ« shpesh nĂ« zonĂ«n e bardhĂ« tĂ« flokĂ«ve. QĂ«ndrueshmĂ«ria e lartĂ« e zonĂ«s sĂ« zezĂ« shpjegohet me praninĂ« e melanociteve, qĂ« gjendet ekskluzivisht nĂ« flokĂ«t e zezĂ«.
TĂ« gjitha kĂ«to vĂ«zhgime janĂ« vĂ«rtet unike, por mbetet pyetja kryesore â a luajnĂ« dimensionet e flokĂ«ve njĂ« rol nĂ« qĂ«ndrueshmĂ«rinĂ« e tij?
Nëse përshkruajmë flokët te mërgimtarët, mund të veçojmë faktet kryesore që janë të njohura për studiuesit:
- tek shumicën e specieve, flokët janë më të trashë në pjesën qendrore dhe ngushtohen në fund; pelushi i kafshëve të egra është më i trashë për shkak të mjedisit të tyre të jetesës;
- ndryshimet në diametrin e flokeve të një lloji tregojnë se trashësia e shumicës së flokeve ndryshon brenda një shqyrtimi të përgjithshëm për atë lloj kafshe. Trashësia e flokeve te përfaqësues të ndryshëm të një lloji mund të ndryshojë, megjithatë çfarë ndikon në këtë ndryshim është ende e panjohur;
- tek lloje të ndryshme mërgimtarësh, trashësia e flokeve është e ndryshme (sa do që tingëllon banal).
Duke përmbledhur këto fakte të njohura dhe të dhënat e marra gjatë eksperimenteve, shkencëtarët kanë arritur të bëjnë një përputhje të të gjitha rezultateve për të formuar vargje të trashësisë së flokëve dhe forcës së tyre.
Imazhi Nr.9: lidhja midis trashësisë së flokëve dhe forcës së tyre te lloje të ndryshme kafshësh.
Për shkak të ndryshimeve në diametër dhe shtrirje të flokeve, shkencëtarët vendosën të zbulojnë nëse ishte e mundur të parashikohej tendosja e tyre në tërheqje në bazë të statistikave të Weibullit, të cilat mund të marrin parasysh dallimet në madhësinë e mostrës dhe madhësinë përfundimtare të defektit.
Supozimi Ă«shtĂ« se segmenti i flokut me vĂ«llim V pĂ«rbĂ«het nga n elemente vĂ«llimi, ku secili vĂ«llim individual V0 ka njĂ« shpĂ«rndarje tĂ« ngjashme tĂ« defekteve. Duke pĂ«rdorur supozimin mbi lidhjen mĂ« tĂ« dobĂ«t, nĂ« nivelin e caktuar tĂ« tensionit Ï probabiliteti P i ruajtjes sĂ« integritetit tĂ« kĂ«tij segmenti tĂ« flokut me vĂ«llim V mund tĂ« shprehet si njĂ« shumĂ«zimin e probabiliteteve shtesĂ« tĂ« ruajtjes sĂ« integritetit tĂ« çdo elementi tĂ« vĂ«llimit, konkretisht:
P(V) = P(V0) · P(V0)⊠· P(V0) = · P(V0)n
ku vëllimi V përmban n elemente vëllimi V0. Me rritjen e tensionit P(V) natyrshëm zvogëlohet.
Duke përdorur shpërndarjen dy-parametrike të Weibullit, probabiliteti i shkatërrimit të gjithë vëllimit mund të shprehet si:
1 â P = 1 â exp [ âV/V0 · (Ï/Ï0)m]
ku Ï â tensioni i aplikuar, Ï0 â forca karakteristike (standarde), ndĂ«rsa m â moduli i Weibullit, i cili Ă«shtĂ« njĂ« masĂ« e variabilitetit tĂ« pronave. Duhet theksuar se probabiliteti i shkatĂ«rrimit rritet me rritjen e vĂ«llimit tĂ« mostrĂ«s V nĂ« tension tĂ« qĂ«ndrueshĂ«m Ï.
Në grafik 9A tregohet shpërndarja e Weibull-it të tensioneve shkatërruese eksperimentale për flokët e njeriut dhe kapibarës. Kurbat për lloje të tjera u parashikuan duke përdorur formulën nr. 2 me të njëjtin vlerë m, si për flokët e njeriut (m = 0.11).
Si diametri mesatar u pĂ«rdorĂ«n: derri â 235 ÎŒm, kali â 200 ÎŒm, pekari â 300 ÎŒm, ariu â 70 ÎŒm, floku i elefantit â 345 ÎŒm dhe giraffi â 370 ÎŒm.
Duke u nisur nga fakti se tensioni shkatërrues mund të përcaktohet në P(V) = 0.5, këto rezultate tregojnë se tensioni shkatërrues zvogëlohet me rritjen e diametrit të flokëve te llojet e ndryshme.
Në grafik 9B kanë treguar tensionet e parashikuara të shpërthimit në 50% probability të shkatërrimit (P(V) = 0.5) dhe tensionin mesatar eksperimental të shpërthimit për lloje të ndryshme.
BĂ«het e qartĂ« se me rritjen e diametrit tĂ« flokĂ«ve nga 100 nĂ« 350 mm, tensioni i tyre shkatĂ«rrues zvogĂ«lohet nga 200â250 MPa nĂ« 125â150 MPa. Rezultatet e modelimit tĂ« shpĂ«rndarjes Weibull pĂ«rputhen shkĂ«lqyeshĂ«m me rezultatet e observimeve faktike. PĂ«rjashtimi i vetĂ«m janĂ« flokĂ«t e pekarit, pasi ato janĂ« jashtĂ«zakonisht tĂ« porozĂ«. FortĂ«sia faktike e flokĂ«ve tĂ« pekarit Ă«shtĂ« mĂ« e ulĂ«t se sa modelimi sipas shpĂ«rndarjes Weibull.
Për një njohje më të detajuar të nuancave të hulumtimit, rekomandoj të shikoni në dhe për të.
Epilogu
Kërkuesit besojnë se studimi që diskutuam sot do të ndihmojë kolegët e tyre në krijimin e materialeve të reja sintetike. Problemi kryesor është se, edhe pse teknologjitë moderne janë zhvilluar, ato ende nuk janë në gjendje të krijojnë diçka të ngjashme me flokët e njeriut ose të elefantit. Sepse krijimi i diçkaje kaq të vogël është tashmë një sfidë, pa përmendur strukturën e tij të ndërlikuar.
Siç e shohim, kjo studim tregoi se nuk është vetëm silku i merimangës që meriton vëmendjen e shkencëtarëve si frymëzim për materiale superpërçues dhe super të lehta, por edhe flokët e njeriut mund të befasojnë me vetitë e tyre mekanike dhe fortësinë e mrekullueshme.
Mënyra se si e shohim, ky studim tregoi se nuk është vetëm silku i merimangës që meriton vëmendjen e shkencëtarëve si frymëzim për materialet superpërçues dhe super të lehta, por edhe flokët e njeriut kanë aftësi për të befasuar me vetitë e tyre mekanike dhe fortësinë e jashtëzakonshme.
Faleminderit pĂ«r vĂ«mendjen, mbetuni kuriozĂ« dhe ju uroj njĂ« javĂ« tĂ« mirĂ« pune, djem. đ
Pak reklamĂ« đ
Faleminderit që po qëndroni me ne. Ju pëlqen artikujt tanë? Doni të shihni më shumë materiale interesante? Na mbështesni duke bërë një porosi ose duke rekomanduar tek miqtë tuaj, , një analog unik i serverëve entry-level që e kemi shpikur për Ju: (opcionet me RAID1 dhe RAID10, deri në 24 bërthama dhe deri në 40GB DDR4 janë të disponueshme).
Dell R730xd dyfish mĂ« i lirĂ« nĂ« qendĂ«r tĂ« tĂ« dhĂ«nave Equinix Tier IV nĂ« Amsterdam? VetĂ«m te ne nĂ« HolandĂ«! Dell R420 â 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB â nga $99! Lexoni rreth
Burimi: habr.com
