Волосы для современного человека являются не более чем элементом визуальной самоидентификации, частью имиджа и образа. Несмотря на это, данные роговые образования кожи имеют несколько важных биологических функций: защита, терморегуляция, осязание и т.д. Насколько же прочные наши волосы? Как оказалось, они в разы прочнее волос слона или жирафа.
آج ہم ایک ایسی تحقیق سے واقف ہوں گے جس میں یونیورسٹی آف کیلیفورنیا (امریکہ) کے سائنسدانوں نے یہ جانچنے کا فیصلہ کیا کہ انسانوں سمیت مختلف جانوروں میں بالوں کی گھنائی اور اس کی مضبوطی کا آپس میں کیا تعلق ہے۔ کس کے بال سب سے زیادہ مضبوط ہیں، مختلف قسم کے بالوں میں کیا میکانی خصوصیات ہیں، اور یہ تحقیق نئی قسم کے مواد کو تیار کرنے میں کس طرح مدد کر سکتی ہے؟ اس بارے میں ہم سائنسدانوں کی رپورٹ سے سیکھتے ہیں۔ جاؤ.
تحقیق کی بنیاد
بال، زیادہ تر پروٹین کیراٹین پر مشتمل ہوتے ہیں، ممالیہ کی جلد کی سینگوں کی تشکیل ہے۔ درحقیقت بال، اون اور کھال مترادف ہیں۔ بالوں کی ساخت keratin پلیٹوں پر مشتمل ہوتی ہے جو ایک دوسرے کو اوورلیپ کرتی ہیں، جیسے ڈومینوز ایک دوسرے کے اوپر گرتے ہیں۔ ہر بال کی تین تہیں ہوتی ہیں: کٹیکل بیرونی اور حفاظتی تہہ ہے۔ پرانتستا - پرانتستا، لمبے مردہ خلیوں پر مشتمل ہوتا ہے (بالوں کی مضبوطی اور لچک کے لیے اہم، میلانین کی وجہ سے اس کے رنگ کا تعین کرتا ہے) اور میڈولا - بالوں کی مرکزی تہہ، جس میں نرم کیراٹین کے خلیات اور ہوا کے گہا ہوتے ہیں، جو دیگر پرتوں میں غذائی اجزاء کی منتقلی میں ملوث ہے۔
اگر بالوں کو عمودی طور پر تقسیم کیا جاتا ہے، تو ہمیں ایک ذیلی سیکشن (شافٹ) اور ایک ذیلی حصہ (بلب یا جڑ) ملتا ہے۔ بلب ایک follicle سے گھرا ہوا ہے، جس کی شکل خود بالوں کی شکل کا تعین کرتی ہے: ایک گول پٹک سیدھا ہوتا ہے، ایک بیضوی پٹک قدرے گھوبگھرالی ہوتا ہے، گردے کی شکل کا پٹک گھوبگھرالی ہوتا ہے۔
بہت سے سائنسدانوں کا خیال ہے کہ انسانی ارتقاء تکنیکی ترقی کی وجہ سے بدل رہا ہے۔ یعنی، ہمارے جسم میں کچھ اعضاء اور ڈھانچے آہستہ آہستہ ابتدائی بن جاتے ہیں - وہ جو اپنا مطلوبہ مقصد کھو چکے ہیں۔ جسم کے ان حصوں میں عقل کے دانت، اپینڈکس اور جسم کے بال شامل ہیں۔ دوسرے الفاظ میں، سائنسدانوں کا خیال ہے کہ وقت کے ساتھ، یہ ڈھانچے ہماری اناٹومی سے صرف غائب ہو جائیں گے. یہ سچ ہے یا نہیں یہ کہنا مشکل ہے، لیکن بہت سے عام لوگوں کے لیے، حکمت کے دانت، مثال کے طور پر، ان کے ناگزیر خاتمے کے لیے دانتوں کے ڈاکٹر کے پاس جانے سے وابستہ ہیں۔
چاہے جیسے بھی ہو، ایک شخص کو بالوں کی ضرورت ہوتی ہے؛ ہو سکتا ہے کہ یہ تھرمورگولیشن میں اہم کردار ادا نہ کرے، لیکن یہ اب بھی جمالیات کا ایک لازمی حصہ ہے۔ عالمی ثقافت کے بارے میں بھی یہی کہا جا سکتا ہے۔ بہت سے ممالک میں، قدیم زمانے سے، بالوں کو تمام طاقت کا ذریعہ سمجھا جاتا تھا، اور اسے کاٹنا ممکنہ صحت کے مسائل اور یہاں تک کہ زندگی میں ناکامیوں سے منسلک کیا گیا تھا. بالوں کے مقدس معنی قدیم قبائل کی شامی رسومات سے زیادہ جدید مذاہب، مصنفین، فنکاروں اور مجسمہ سازوں کے کاموں میں منتقل ہوئے۔ خاص طور پر، خواتین کی خوبصورتی اکثر خوبصورت خواتین کے بالوں کو دیکھنے یا ان کی تصویر کشی کے طریقے سے قریبی تعلق رکھتی تھی (مثال کے طور پر، پینٹنگز میں)۔
غور کریں کہ زہرہ کے بالوں کی کتنی تفصیل سے تصویر کشی کی گئی ہے (Sandro Botticelli، "برتھ آف وینس"، 1485)۔
آئیے بالوں کے ثقافتی اور جمالیاتی پہلو کو چھوڑ کر سائنسدانوں کی تحقیق پر غور شروع کریں۔
Волосы, в том или ином виде, имеются у многих видов млекопитающих. Если для человека они уже не настолько важны с биологической точки зрения, то для других представителей животного мира шерсть и мех это жизненно важные атрибуты. При этом по своей основной структуре волос человека и, например, слона очень похожи, хотя есть и отличия. Самое очевидное их них это габариты, ведь волос слона намного толще нашего, но, как оказалось, не прочнее.
سائنسدان کافی عرصے سے بالوں اور اون کا مطالعہ کر رہے ہیں۔ ان کاموں کے نتائج کاسمیٹولوجی اور میڈیسن، اور ہلکی صنعت میں (یا، جیسا کہ معروف کالوگینا ایل پی کہے گا: "ہلکی صنعت")، یا زیادہ واضح طور پر ٹیکسٹائل میں لاگو کیا گیا تھا۔ اس کے علاوہ، بالوں کے مطالعہ نے کیراٹین پر مبنی بائیو میٹریلز کی نشوونما میں بہت مدد کی ہے، جسے پچھلی صدی کے آغاز میں انہوں نے چونے کے استعمال سے جانوروں کے سینگوں سے الگ کرنا سیکھا تھا۔
اس طرح حاصل کردہ کیراٹین کو جیل بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا تھا جسے فارملڈہائیڈ شامل کرکے مضبوط کیا جا سکتا تھا۔ بعد میں، انہوں نے نہ صرف جانوروں کے سینگوں سے بلکہ ان کی کھال کے ساتھ ساتھ انسانی بالوں سے بھی کیراٹین کو الگ کرنا سیکھا۔ کیراٹین پر مبنی مادوں نے کاسمیٹکس، کمپوزٹ اور یہاں تک کہ گولیوں کی کوٹنگز میں بھی ان کا استعمال پایا ہے۔
آج کل، پائیدار اور ہلکے وزن والے مواد کے مطالعہ اور پیداوار کی صنعت تیزی سے ترقی کر رہی ہے۔ بال، قدرتی طور پر ایسا ہونے کی وجہ سے، قدرتی مواد میں سے ایک ہے جو اس قسم کی تحقیق کو متاثر کرتا ہے۔ اون اور انسانی بالوں کی تناؤ کی طاقت پر غور کریں، جو 200 سے 260 MPa تک ہے، جو کہ 150-200 MPa/mg m-3 کی مخصوص طاقت کے برابر ہے۔ اور یہ تقریباً سٹیل (250 MPa/mg m-3) سے موازنہ ہے۔
بالوں کی مکینیکل خصوصیات کی تشکیل میں اہم کردار اس کے درجہ بندی کے ڈھانچے کی طرف سے ادا کیا جاتا ہے، جو ماتریوشکا گڑیا کی یاد تازہ کرتا ہے۔ اس ڈھانچے کا سب سے اہم عنصر کارٹیکل خلیوں کا اندرونی پرانتستا ہے (قطر تقریباً 5 μm اور لمبائی 100 μm)، جو کہ گروپ شدہ میکروفائبرلز (قطر تقریباً 0.2-0.4 μm) پر مشتمل ہے، جو بدلے میں، درمیانی تنت (7.5 nm) پر مشتمل ہوتا ہے۔ قطر میں)، ایک بے ساختہ میٹرکس میں سرایت شدہ۔
بالوں کی مکینیکل خصوصیات، درجہ حرارت کے لیے اس کی حساسیت، نمی اور اخترتی پرانتستا کے بے ساختہ اور کرسٹل لائن اجزاء کے باہمی تعامل کا براہ راست نتیجہ ہیں۔ انسانی بالوں کے پرانتستا کے کیریٹن ریشوں میں عام طور پر زیادہ لمبا ہوتا ہے، جس کا تناؤ 40% سے زیادہ ہوتا ہے۔
اس طرح کی ایک اعلی قدر ساخت کے unwinding کی وجہ سے ہے а-کیریٹن اور، بعض صورتوں میں، اس میں تبدیلی b-کیریٹن، جس کی لمبائی میں اضافہ ہوتا ہے (کنفیگریشن میں 0.52 nm ہیلکس کا مکمل موڑ 1.2 nm تک پھیلا ہوا ہے b)۔ یہ ایک اہم وجہ ہے جس کی وجہ سے بہت سارے مطالعات نے خاص طور پر کیراٹین پر توجہ مرکوز کی ہے تاکہ اسے مصنوعی شکل میں دوبارہ بنایا جاسکے۔ لیکن بالوں کی بیرونی تہہ (کیوٹیکل)، جیسا کہ ہم پہلے ہی جانتے ہیں، پلیٹوں پر مشتمل ہوتا ہے (0.3-0.5 مائکرون موٹی اور 40-60 مائکرون لمبائی)۔
اس سے پہلے، سائنسدانوں نے پہلے ہی مختلف عمر اور نسلی گروہوں کے لوگوں کے بالوں کی میکانکی خصوصیات پر تحقیق کی ہے۔ اس کام میں، مختلف جانوروں کی انواع، یعنی: انسان، گھوڑے، ریچھ، جنگلی سؤر، کیپیباراس، پیکری، زرافے اور ہاتھی کے بالوں کی میکانکی خصوصیات میں فرق کا مطالعہ کرنے پر زور دیا گیا۔
تحقیق کے نتائج
Изображение №1: морфология человеческого волоса (А - کٹیکل؛ В - پرانتستا فریکچر؛ ریشوں کے سروں کو دکھانا، С - غلطی کی سطح، جہاں تین پرتیں نظر آتی ہیں؛ D - پرانتستا کی پس منظر کی سطح، فائبر کی لمبائی دکھاتی ہے)۔
ایک بالغ انسان کے بالوں کا قطر تقریباً 80-100 مائکرون ہوتا ہے۔ بالوں کی عام دیکھ بھال کے ساتھ، ان کی ظاہری شکل کافی جامع ہے (1A)۔ انسانی بالوں کا اندرونی جزو ریشہ دار پرانتستا ہے۔ تناؤ کی جانچ کے بعد، یہ پایا گیا کہ انسانی بالوں کی کٹیکل اور پرانتستا مختلف طریقے سے ٹوٹتے ہیں: کٹیکل عام طور پر کھرچنے والے طریقے سے ٹوٹ جاتا ہے (کرمپل)، اور پرانتستا میں موجود کیراٹین ریشوں کو چھیل کر مجموعی ڈھانچے سے باہر نکالا جاتا ہے۔1V).
تصویر میں 1S کٹیکل کی نازک سطح تہوں کے تصور کے ساتھ واضح طور پر نظر آتی ہے، جو کٹیکل پلیٹوں کو اوور لیپ کر رہی ہیں اور ان کی موٹائی 350–400 nm ہے۔ فریکچر کی سطح پر مشاہدہ شدہ ڈیلامینیشن، نیز اس سطح کی ٹوٹنے والی نوعیت، کٹیکل اور پرانتستا کے درمیان، اور پرانتستا کے اندر موجود ریشوں کے درمیان کمزور انٹرفیشل رابطے کی نشاندہی کرتی ہے۔
پرانتستا میں کیریٹن ریشوں کو نکال دیا گیا تھا (1D)۔ اس سے پتہ چلتا ہے کہ ریشے دار پرانتستا بالوں کی میکانکی طاقت کے لیے بنیادی طور پر ذمہ دار ہے۔
Изображение №2: морфология конского волоса (А — кутикула, некоторые пластинки которой немного отклонены ввиду нехватки ухода; В - پھٹنے کی ظاہری شکل؛ С - پرانتستا کے پھٹنے کی تفصیلات، جہاں پھٹا ہوا کٹیکل نظر آتا ہے؛ D - کٹیکل تفصیلات)۔
گھوڑے کے بالوں کی ساخت انسانی بالوں کی طرح ہے، سوائے قطر کے، جو 50% بڑا (150 مائکرون) ہے۔ تصویر میں 2A آپ کٹیکل کو واضح نقصان دیکھ سکتے ہیں، جہاں بہت سی پلیٹیں شافٹ سے اتنی قریب سے جڑی ہوئی نہیں ہیں جتنی کہ انسانی بالوں میں تھیں۔ گھوڑے کے بالوں کے ٹوٹنے کی جگہ میں ایک عام وقفہ اور بالوں کا ٹوٹنا (کیوٹیکل پلیٹوں کا ڈیلامینیشن) دونوں ہوتے ہیں۔ پر 2V دونوں قسم کے نقصانات نظر آتے ہیں۔ ان علاقوں میں جہاں لامیلا مکمل طور پر پھٹا ہوا ہے، کٹیکل اور پرانتستا کے درمیان انٹرفیس نظر آتا ہے (2S)۔ انٹرفیس میں کئی ریشے پھٹے ہوئے تھے اور ڈیلامینیٹ ہو رہے تھے۔ ان مشاہدات کا پچھلے مشاہدات (انسانی بالوں) سے موازنہ کرتے ہوئے، اس طرح کی ناکامیاں اس بات کی نشاندہی کرتی ہیں کہ گھوڑے کے بالوں کو انسانی بالوں کی طرح تناؤ کا سامنا نہیں کرنا پڑا جب پرانتستا میں موجود ریشے باہر نکالے گئے اور کٹیکل سے مکمل طور پر الگ ہو گئے۔ یہ بھی دیکھا جا سکتا ہے کہ کچھ پلیٹیں چھڑی سے الگ ہو گئی ہیں جو کہ تناؤ کی وجہ سے ہو سکتی ہیں (2D).
تصویر #3: ریچھ کے بالوں کی شکل (А - کٹیکل؛ В - ٹوٹنے کے علاقے سے منسلک دو پوائنٹس پر نقصان؛ С - پرانتستا میں ریشوں کے ڈیلامینیشن کے ساتھ کٹیکل کا ٹوٹنا؛ D - فائبر ڈھانچے کی تفصیلات، عام ڈھانچے سے کئی لمبے ریشے نظر آتے ہیں)۔
ریچھ کے بالوں کی موٹائی 80 مائکرون ہے۔ کٹیکل پلیٹیں ایک دوسرے کے ساتھ انتہائی مضبوطی سے جڑی ہوئی ہیں (3A)، اور کچھ علاقوں میں انفرادی پلیٹوں میں فرق کرنا بھی مشکل ہے۔ یہ پڑوسیوں کے خلاف بالوں کی رگڑ کی وجہ سے ہوسکتا ہے۔ تناؤ کے دباؤ کے تحت، یہ بال لمبے لمبے دراڑوں کے ساتھ لفظی طور پر تقسیم ہو جاتے ہیں (ان سیٹ آن 3B)، اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ خراب کٹیکل کے کمزور پابند اثر کے ساتھ، پرانتستا میں کیریٹن ریشے آسانی سے ڈیلامینیٹ ہو گئے تھے۔ پرانتستا کا ڈیلامینیشن کٹیکل میں وقفے کا سبب بنتا ہے، جیسا کہ بریک کے زگ زیگ پیٹرن سے ظاہر ہوتا ہے (3S). Это напряжение приводит к вытягиванию некоторых волокон из кортекса (3D).
تصویر نمبر 4: بوئر ہیئر مورفولوجی (А - عام فلیٹ ہیئر لائن فریکچر؛ В — структура кутикулы демонстрирует плохое состояние целостности (сгрупированности) пластинок; С - کٹیکل اور پرانتستا کے درمیان انٹرفیس پر فرق کی تفصیلات؛ D - کل ماس اور پھیلے ہوئے ریشوں سے لمبے ریشے)۔
سؤر کے بال کافی گھنے (230 ملی میٹر) ہوتے ہیں، خاص طور پر ریچھ کے بالوں کے مقابلے میں۔ خراب ہونے پر سور کے بالوں کا پھاڑنا بالکل واضح نظر آتا ہے (4A) تناؤ کے تناؤ کی سمت کے لئے کھڑا ہے۔
نسبتاً چھوٹی بے نقاب کٹیکل پلیٹیں ان کے کناروں کو کھینچنے کی وجہ سے بالوں کے مرکزی جسم سے پھٹ گئی تھیں (4V).
На поверхности зоны разрушения отчетливо видно расслоение волокон, также видно, что они были очень плотно связаны между собой внутри кортекса (4S)۔ پرانتستا اور کٹیکل کے درمیان انٹرفیس میں صرف ریشے علیحدگی کی وجہ سے سامنے آئے تھے (4D)، جس نے موٹی کارٹیکل فائبرلز (قطر میں 250 این ایم) کی موجودگی کا انکشاف کیا۔ کچھ ریشے اخترتی کی وجہ سے تھوڑا سا پھیلا ہوا ہے۔ سمجھا جاتا ہے کہ وہ سؤر کے بالوں کو مضبوط کرنے والے ایجنٹ کے طور پر کام کرتے ہیں۔
Изображение №5: морфология волос слона (А - С) и жирафа (D - F). А - کٹیکل؛ В - مرحلہ وار بال ٹوٹنا؛ С - بالوں کے اندر خالی جگہیں اس بات کی نشاندہی کرتی ہیں کہ ریشے کہاں سے پھٹے تھے۔ D - کٹیکولر پلیٹیں؛ Е - یہاں تک کہ بال ٹوٹنا؛ F - فریکچر کے علاقے میں سطح سے پھٹے ہوئے ریشے۔
ہاتھی کے بچے کے بال تقریباً 330 مائیکرون موٹے ہو سکتے ہیں اور ایک بالغ میں یہ 1.5 ملی میٹر تک پہنچ سکتے ہیں۔ سطح پر موجود پلیٹوں میں فرق کرنا مشکل ہے (5Aہاتھی کے بال بھی عام خرابی کا شکار ہوتے ہیں، یعنی خالص ٹینسائل فریکچر کے لیے۔ مزید برآں، فریکچر کی سطح کی مورفولوجی ایک قدمی شکل دکھاتی ہے (5V)، ممکنہ طور پر بالوں کے پرانتستا میں معمولی نقائص کی موجودگی کی وجہ سے۔ فریکچر کی سطح پر کچھ چھوٹے سوراخ بھی دیکھے جا سکتے ہیں، جہاں ممکنہ طور پر نقصان سے پہلے رینفورسنگ فائبرز موجود تھے (5S).
زرافے کے بال بھی کافی گھنے ہوتے ہیں (370 مائکرون)، حالانکہ کٹیکل پلیٹوں کی ترتیب اتنی واضح نہیں ہے (5D)۔ یہ خیال کیا جاتا ہے کہ یہ مختلف ماحولیاتی عوامل سے ان کے نقصان کی وجہ سے ہے (مثال کے طور پر، کھانا کھلانے کے دوران درختوں کے خلاف رگڑ)۔ اختلافات کے باوجود زرافے کے بال ٹوٹنے کا عمل ہاتھی کے بالوں سے ملتا جلتا تھا۔5F).
تصویر نمبر 6: کیپیبرا ہیئر مورفولوجی (А - پلیٹوں کی ڈبل کٹیکولر ساخت؛ В - ڈبل ڈھانچے کا ٹوٹنا؛ С - پھٹنے کی حد کے قریب ریشے ٹوٹنے والے اور سخت نظر آتے ہیں۔ D - ڈبل ڈھانچے کے ٹوٹنے کے زون سے لمبے ریشے)۔
کیپیباراس اور پیکریز کے بال مطالعہ کیے گئے دیگر تمام بالوں سے مختلف ہیں۔ کیپیبرا میں، بنیادی فرق ڈبل کٹیکل کنفیگریشن اور بیضوی بالوں کی شکل کی موجودگی ہے (6A)۔ بالوں کے دو عکس والے حصوں کے درمیان نالی جانور کی کھال سے پانی کو تیزی سے نکالنے کے ساتھ ساتھ بہتر وینٹیلیشن کے لیے بھی ضروری ہے، جو اسے تیزی سے خشک ہونے دیتا ہے۔ کھینچنے کے سامنے آنے پر، بالوں کو نالی کے ساتھ دو حصوں میں تقسیم کیا جاتا ہے، اور ہر ایک حصہ تباہ ہو جاتا ہے (6V)۔ پرانتستا کے بہت سے ریشے الگ اور پھیلے ہوئے ہیں (6S и 6D).
تصویر #7: پیکری ہیئر مورفولوجی (А - کٹیکل کی ساخت اور پھٹنے کی جگہ؛ В - کارٹیکس کی تباہی کی شکل اور اس کی ساخت کی تفصیلات؛ С - بند خلیات (قطر میں 20 مائکرون)، جن کی دیواریں ریشوں پر مشتمل ہوتی ہیں؛ D - سیل کی دیواریں)۔
پیکریز (خاندان Tayassuidae، یعنی peccary) بالوں میں ایک غیر محفوظ پرانتستا ہے، اور کٹیکل کی پرت میں الگ پلیٹیں نہیں ہوتی ہیں (7A)۔ ہیئر کورٹیکس میں بند خلیات ہوتے ہیں جن کی پیمائش 10-30 مائکرون (7V)، جس کی دیواریں کیراٹین ریشوں پر مشتمل ہوتی ہیں (7S). Эти стенки достаточно пористы, а размер одной поры составляет около 0.5-3 мкм (7D).
جیسا کہ آپ تصویر میں دیکھ سکتے ہیں۔ 7A، ریشے دار پرانتستا کی مدد کے بغیر، کٹیکل بریک لائن کے ساتھ ٹوٹ جاتا ہے، اور کچھ جگہوں پر ریشے باہر نکل جاتے ہیں۔ بالوں کا یہ ڈھانچہ ضروری ہے کہ بال زیادہ عمودی ہوں، بصری طور پر جانور کے سائز میں اضافہ ہو، جو کہ پیکری کے لیے دفاعی طریقہ کار ہو سکتا ہے۔ پیکری بال کمپریشن کو اچھی طرح سے مزاحمت کرتے ہیں، لیکن کھینچنے کا مقابلہ نہیں کرتے ہیں۔
مختلف جانوروں کے بالوں کی ساختی خصوصیات کے ساتھ ساتھ تناؤ کی وجہ سے ان کے نقصانات کی اقسام کو سمجھنے کے بعد، سائنسدانوں نے مکینیکل خصوصیات کو بیان کرنا شروع کیا۔
تصویر نمبر 8: بالوں کی ہر قسم کے لیے اخترتی کا خاکہ اور ڈیٹا حاصل کرنے کے لیے تجرباتی سیٹ اپ کا خاکہ (اسٹرین ریٹ 10-2 s-1)۔
جیسا کہ اوپر کے گراف سے دیکھا جا سکتا ہے، مختلف جانوروں کی نسلوں کے بالوں میں کھینچنے کا ردعمل بالکل مختلف تھا۔ اس طرح، ایک شخص، گھوڑے، سؤر اور ریچھ کے بالوں نے اون (کسی اور کے نہیں، بلکہ ٹیکسٹائل مواد) کے رد عمل کی طرح کا ردعمل ظاہر کیا۔
3.5–5 GPa کے نسبتاً زیادہ لچکدار ماڈیولس میں، منحنی خطوط پر مشتمل ہوتے ہیں، اس کے بعد ایک سطح مرتفع ہوتا ہے جس میں 0.20–0.25 کے تناؤ تک آہستہ آہستہ تناؤ بڑھتا ہے، جس کے بعد سختی کی شرح نمایاں طور پر بڑھ جاتی ہے جب تک 0.40 کی ناکامی کا تناؤ۔ سطح مرتفع کے علاقے سے مراد unwinding ہے۔ а-کیریٹن انٹرمیڈیٹ فلیمینٹس کی ہیلیکل ساخت، جو بعض صورتوں میں (جزوی طور پر) میں تبدیل ہو سکتی ہے۔ bچادریں (فلیٹ ڈھانچے)۔ مکمل طور پر کھولنا 1.31 کی اخترتی کی طرف جاتا ہے، جو اس مرحلے کے اختتام (0.20–0.25) کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ ہے۔
ساخت کا کرسٹل لائن دھاگے جیسا حصہ ایک بے ساختہ میٹرکس سے گھرا ہوا ہے جو تبدیل نہیں ہوتا ہے۔ بے ساختہ حصہ کل حجم کا تقریباً 55% بناتا ہے، لیکن صرف اس صورت میں جب درمیانی تنت کا قطر 7 nm ہو اور وہ 2 nm بے ساختہ مواد سے الگ ہوں۔ اس طرح کے درست اشارے پچھلے مطالعات میں اخذ کیے گئے ہیں۔
اخترتی کے سخت ہونے کے مرحلے کے دوران، کارٹیکل ریشوں کے ساتھ ساتھ چھوٹے ساختی عناصر جیسے مائیکرو فبریلز، انٹرمیڈیٹ فلیمینٹس، اور امورفوس میٹرکس کے درمیان سلائیڈنگ ہوتی ہے۔
زرافے، ہاتھی اور پیکری بال نسبتاً لکیری سخت ردعمل ظاہر کرتے ہیں جس میں سطح مرتفع اور تیزی سے سخت ہونے والے خطوں (چوٹیوں) کے درمیان کوئی واضح فرق نہیں ہے۔ لچکدار ماڈیولس نسبتاً کم ہے اور تقریباً 2 جی پی اے ہے۔
دیگر پرجاتیوں کے برعکس، کیپیبارا کے بال ایک ردعمل ظاہر کرتے ہیں جس کی خصوصیت تیزی سے سخت ہوتی ہے جب لگاتار دباؤ ڈالا جاتا ہے۔ اس مشاہدے کا تعلق کیپیبرا کے بالوں کی غیر معمولی ساخت سے ہے، یا زیادہ واضح طور پر دو سڈول حصوں اور ان کے درمیان ایک طولانی نالی کی موجودگی سے۔
Ранее уже проводились исследования, которые говорили о том, что модуль Юнга (модуль продольной упругости) уменьшается при увеличении диаметра волоса у разных видов животных. В этих трудах отмечалось, что модуль Юнга у пекари значительно ниже, чем у других животных, что может быть связано с пористостью структуры его волос.
یہ بھی دلچسپ ہے کہ پیکریوں کے بالوں پر سیاہ اور سفید دونوں حصے ہوتے ہیں (دو رنگ)۔ تناؤ کا ٹوٹنا اکثر بالوں کے سفید حصے میں ہوتا ہے۔ سیاہ علاقے کی بڑھتی ہوئی مزاحمت میلانوسوم کی موجودگی کی وجہ سے ہے، جو صرف سیاہ بالوں میں پائے جاتے ہیں۔
یہ تمام مشاہدات واقعی منفرد ہیں، لیکن اہم سوال باقی ہے: کیا بالوں کے طول و عرض اس کی مضبوطی میں کوئی کردار ادا کرتے ہیں؟
اگر ہم ستنداریوں میں بالوں کی وضاحت کرتے ہیں، تو ہم ان اہم حقائق کو اجاگر کر سکتے ہیں جو محققین کو معلوم ہیں:
- بالوں کی زیادہ تر اقسام میں یہ مرکزی حصے میں گھنے ہوتے ہیں اور آخر کی طرف ٹیپر ہوتے ہیں۔ جنگلی جانوروں کی کھال ان کے رہنے کی وجہ سے موٹی ہوتی ہے۔
- ایک نوع کے بالوں کے قطر میں تغیرات اس بات کی نشاندہی کرتے ہیں کہ زیادہ تر بالوں کی موٹائی کسی مخصوص جانور کی انواع کے لیے عمومی موٹائی کی حد میں مختلف ہوتی ہے۔ بالوں کی موٹائی ایک ہی نوع کے مختلف نمائندوں کے درمیان مختلف ہو سکتی ہے، لیکن اس فرق پر کیا اثر پڑتا ہے، یہ ابھی تک معلوم نہیں ہے۔
- ممالیہ جانوروں کی مختلف انواع کے بالوں کی موٹائی مختلف ہوتی ہے (جیسا کہ آواز لگ سکتی ہے)۔
ان عوامی طور پر دستیاب حقائق اور تجربات کے دوران حاصل کردہ ڈیٹا کو جمع کرکے، سائنس دان بالوں کی موٹائی اور اس کی مضبوطی کے درمیان تعلق قائم کرنے کے لیے تمام نتائج کا موازنہ کرنے میں کامیاب ہوگئے۔
تصویر نمبر 9: مختلف جانوروں میں بالوں کی موٹائی اور اس کی طاقت کے درمیان تعلق۔
بالوں کے قطر اور توسیع پذیری میں فرق کی وجہ سے، سائنسدانوں نے یہ دیکھنے کا فیصلہ کیا کہ آیا ان کے تناؤ کے تناؤ کی پیش گوئی ویبل کے اعدادوشمار کی بنیاد پر کی جا سکتی ہے، جو خاص طور پر نمونے کے سائز اور نتیجے میں نقص کے سائز میں فرق کا سبب بن سکتا ہے۔
یہ فرض کیا جاتا ہے کہ حجم کے ساتھ بالوں کا ایک طبقہ V состоит из n حجم کے عناصر، اور ہر یونٹ کا حجم V0 نقائص کی ایک جیسی تقسیم ہے۔ دی گئی وولٹیج کی سطح پر، کمزور ترین لنک مفروضے کا استعمال کرتے ہوئے σ امکان P حجم کے ساتھ بالوں کے دیئے گئے حصے کی سالمیت کو برقرار رکھنا V может быть выражена как произведение дополнительных вероятностей сохранения целостности каждого из элементов объема, а именно:
P(V) = P(V0) P(V0)… · P(V0) = · P(V0)n
حجم کہاں ہے؟ V n حجم عناصر پر مشتمل ہے۔ V0. جیسے جیسے وولٹیج بڑھتا ہے۔ P(V) قدرتی طور پر کم ہوجاتا ہے۔
دو پیرامیٹر ویبل ڈسٹری بیوشن کا استعمال کرتے ہوئے، پورے حجم کی ناکامی کا امکان اس طرح ظاہر کیا جا سکتا ہے:
1 - P = 1 - exp [ -V/V0 (σ/σ0)m]
جہاں σ - لاگو وولٹیج، σ0 خصوصیت (حوالہ) طاقت ہے، اور m - Weibull ماڈیولس، جو پراپرٹی کی تغیر کا ایک پیمانہ ہے۔ یہ بات قابل غور ہے کہ نمونے کے سائز میں اضافے کے ساتھ تباہی کا امکان بڑھ جاتا ہے۔ V مسلسل وولٹیج پر σ.
چارٹ پر 9A انسانی اور کیپیبارا بالوں کے لیے تجرباتی ناکامی کے دباؤ کی ویبل کی تقسیم دکھائی گئی ہے۔ دوسری پرجاتیوں کے لیے منحنی خطوط کی پیشن گوئی فارمولہ #2 کا استعمال کرتے ہوئے کی گئی تھی جس کی قدر m انسانی بالوں کی ہے (m = 0.11).
استعمال ہونے والے اوسط قطر یہ تھے: سؤر - 235 µm، گھوڑا - 200 µm، peccary - 300 µm، ریچھ - 70 µm، ہاتھی کے بال - 345 µm اور زرافے - 370 µm۔
اس حقیقت کی بنیاد پر کہ توڑنے والے تناؤ کا تعین کیا جاسکتا ہے۔ P(V) = 0.5، یہ نتائج بتاتے ہیں کہ ہر قسم کے بالوں کے قطر میں اضافے کے ساتھ ناکامی کا تناؤ کم ہوتا ہے۔
چارٹ پر 9V ناکامی کے 50٪ امکان پر پیشن گوئی شدہ ٹوٹنے کے دباؤ کو ظاہر کرتا ہے (P(V) = 0.5) اور مختلف پرجاتیوں کے لیے اوسط تجرباتی توڑ دباؤ۔
یہ واضح ہو جاتا ہے کہ جیسے جیسے بالوں کا قطر 100 سے 350 ملی میٹر بڑھتا ہے، اس کے ٹوٹنے کا دباؤ 200-250 MPa سے کم ہو کر 125-150 MPa ہو جاتا ہے۔ ویبل ڈسٹری بیوشن سمولیشن کے نتائج حقیقی مشاہدے کے نتائج کے ساتھ بہترین معاہدے میں ہیں۔ صرف مستثنی بالوں کا ہے کیونکہ یہ انتہائی غیر محفوظ ہیں۔ peccary بالوں کی اصل طاقت اس سے کم ہے جو Weibull ڈسٹری بیوشن ماڈلنگ کے ذریعہ دکھائی گئی ہے۔
مطالعہ کی باریکیوں سے مزید تفصیلی واقفیت کے لیے، میں اسے دیکھنے کی تجویز کرتا ہوں۔ и اس کو.
اپسنہار
مندرجہ بالا مشاہدات کا بنیادی نتیجہ یہ ہے کہ گھنے بال مضبوط بالوں کے برابر نہیں ہیں۔ سچ ہے، جیسا کہ سائنسدان خود کہتے ہیں، یہ بیان ہزار سال کی دریافت نہیں ہے، کیونکہ دھاتی تار کا مطالعہ کرتے وقت اسی طرح کے مشاہدات کیے گئے تھے۔ یہاں بات فزکس، میکانکس یا بیالوجی میں بھی نہیں ہے، بلکہ شماریات میں ہے - جتنی بڑی چیز، نقائص کی گنجائش اتنی ہی زیادہ ہوتی ہے۔
سائنس دانوں کا خیال ہے کہ آج ہم نے جس کام کا جائزہ لیا اس سے ان کے ساتھیوں کو نئے مصنوعی مواد بنانے میں مدد ملے گی۔ اصل مسئلہ یہ ہے کہ جدید ٹیکنالوجی کی ترقی کے باوجود وہ ابھی تک انسان یا ہاتھی کے بال جیسی کوئی چیز بنانے کے قابل نہیں ہیں۔ سب کے بعد، اتنی چھوٹی چیز بنانا پہلے سے ہی ایک چیلنج ہے، اس کی پیچیدہ ساخت کا ذکر نہ کرنا۔
جیسا کہ ہم دیکھ سکتے ہیں، اس تحقیق نے یہ ظاہر کیا ہے کہ نہ صرف مکڑی کا ریشم مستقبل کے انتہائی مضبوط اور انتہائی ہلکے مواد کے لیے ایک تحریک کے طور پر سائنسدانوں کی توجہ کے لائق ہے، بلکہ انسانی بال بھی اپنی مشینی خصوصیات اور حیرت انگیز طاقت سے حیران کر سکتے ہیں۔
پڑھنے کے لیے شکریہ، متجسس رہیں اور ایک اچھا ہفتہ گزاریں۔ 🙂
کچھ اشتہارات 🙂
ہمارے ساتھ رہنے کے لیے آپ کا شکریہ۔ کیا آپ کو ہمارے مضامین پسند ہیں؟ مزید دلچسپ مواد دیکھنا چاہتے ہیں؟ آرڈر دے کر یا دوستوں کو مشورہ دے کر ہمارا ساتھ دیں، , انٹری لیول سرورز کا ایک انوکھا اینالاگ، جو ہم نے آپ کے لیے ایجاد کیا تھا: (RAID1 اور RAID10 کے ساتھ دستیاب، 24 کور تک اور 40GB DDR4 تک)۔
ایمسٹرڈیم میں Equinix Tier IV ڈیٹا سینٹر میں Dell R730xd 2 گنا سستا؟ صرف یہاں نیدرلینڈ میں! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - $99 سے! کے بارے میں پڑھا
ماخذ: www.habr.com