หอยทากใต้ทะเลลึกสวมชุดเกราะหลายชั้นพร้อมเหล็ก งานวิจัยใหม่เผย การผ่ารายละเอียดของโครงสร้างของเปลือกอาจเป็นแรงบันดาลใจให้เกิดวัสดุใหม่ที่ทนทานสำหรับใช้ในทุกสิ่ง ตั้งแต่ชุดเกราะไปจนถึงสีที่ปราศจากรอยขีดข่วนTRIPLE THREAT หอยทากเท้ามีเกล็ด (แสดง) ใช้เปลือกหอยสามชั้นที่ไม่เหมือนใครเพื่อป้องกันตัวเองจากการโจมตีของปู อุณหภูมิสูง และน้ำทะเลที่เป็นกรดในบ้านใต้ทะเลลึกในมหาสมุทรอินเดีย
ANDERS WAREN, พิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติแห่งสวีเดน, สตอกโฮล์ม, สวีเดน
Robert Ritchie แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ กล่าวว่า “ถ้าคุณดูคุณสมบัติแต่ละส่วนของชิ้นส่วนที่ใช้ทำเปลือกนี้ พวกมันไม่น่าประทับใจเท่าไหร่นัก” Robert Ritchie แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์กล่าว “แต่โดยรวมก็คือ”
หอยทากที่เรียกว่าหอยทากมีเกล็ดถูกค้นพบเมื่อเกือบ 10 ปีที่แล้ว อาศัยอยู่ในเขตปล่องไฮโดรเทอร์มอลในมหาสมุทรอินเดีย ในชีวิตประจำวัน หอยทากต้องเผชิญกับอุณหภูมิที่สูงมาก ความกดดันสูงและระดับความเป็นกรดสูงที่คุกคามการละลายเปลือกป้องกันของมัน ที่แย่กว่านั้น มันถูกล่าโดยปูที่พยายามจะบดขยี้หอยระหว่างกรงเล็บที่แข็งแรง
เพื่อทำความเข้าใจว่าหอยทากที่กล้าหาญสามารถทนต่อการทดลองเหล่านี้ได้อย่างไร Christine Ortiz จาก MIT และเพื่อนร่วมงานของเธอใช้การทดลองระดับนาโนและการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อขุดเข้าไปในโครงสร้างของเปลือกหอย เปลือกของสปีชีส์อื่นๆ จำนวนมากแสดงสิ่งที่ออร์ติซเรียกว่า “การขยายสมบัติทางกล” ซึ่งวัสดุทั้งหมดมีความแข็งแกร่งมากกว่าผลรวมของชิ้นส่วนหลายร้อยเท่า
เปลือกของหอยทากมีเกล็ดมีโครงสร้างที่
“ไม่เหมือนกับหอยทากชนิดอื่นที่รู้จักหรือเกราะธรรมชาติชนิดอื่นที่รู้จัก” นักวิจัยรายงานเมื่อวันที่ 19 มกราคมในรายงานการประชุมของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติ Ortiz และเพื่อนร่วมงานของเธอพบว่าเปลือกประกอบด้วยชั้นในหนา 250 ไมโครเมตรของอะราโกไนต์ซึ่งเป็นวัสดุเปลือกทั่วไป หุ้มด้วยชั้นวัสดุอินทรีย์ที่อ่อนนุ่มหนา 150 ไมโครเมตร ชั้นสารอินทรีย์ถูกหุ้มด้วยชั้นนอกที่บางและแข็ง (หนาประมาณ 30 ไมโครเมตร) ซึ่งทำจากเกล็ดที่มีธาตุเหล็กซัลไฟด์เป็นส่วนประกอบ หอยกาบเดี่ยวสวมตาชั่งที่ใหญ่กว่าบนเท้าเปล่า
“หอยส่วนใหญ่มีชั้นอินทรีย์ที่ค่อนข้างบางเท่านั้น ตามด้วยชั้นที่กลายเป็นหินปูนชั้นใน” ออร์ติซกล่าว แต่ชั้นอินทรีย์ของหอยทากมีความหนาอย่างน่าประหลาดใจ และไม่มีหอยชนิดอื่นที่เคยแสดงให้เห็นว่าใช้เหล็กซัลไฟด์ในเปลือกของมัน
ออร์ติซพบว่าชั้นเปลือกแต่ละชั้นมีบทบาทพิเศษในการปกป้องหอยทากจากการโจมตีของปู นักวิจัยวัดคุณสมบัติของวัสดุ เช่น ความแข็งและความต้านทานการแตกหัก และป้อนเข้าไปในแบบจำลองการคำนวณของนักล่าที่เจาะเกราะ
แบบจำลองแสดงให้เห็นว่าชั้นนอกซึ่งเป็น “แนวป้องกันแรก” ของเปลือกหอยเสียสละตัวเองด้วยการแตกร้าวเล็กน้อยภายใต้แรงกดดัน แต่รอยแตกนั้นแตกแขนงและขรุขระ ทำให้พลังงานกระจายไปทั่วเปลือกและทำให้รอยแตกใด ๆ ไม่กระจายไปไกลเกินไป นักวิจัยแนะนำว่าเครื่องชั่งที่ทำจากเหล็กสามารถขยับและทำให้พื้นผิวของเปลือกหอยหยาบขึ้นได้ในระหว่างการจู่โจมของปู ซึ่งจะทำให้ก้ามปูที่จู่โจมบดขยี้
ชั้นกลางออร์แกนิกที่อ่อนนุ่มเปลี่ยนรูปร่างตามแรงกด ทำให้ชั้นในที่เปราะบางไม่รู้สึกถูกบีบมากเกินไป สารอินทรีย์ยังสามารถแทรกตัวเองในรอยแตกที่เกิดขึ้นในชั้นแซนวิชและป้องกันไม่ให้รอยแตกแพร่กระจาย นอกจากนี้ชั้นกลางและชั้นนอกยังป้องกันน้ำที่เป็นกรดและอาจช่วยป้องกันหอยทากจากอุณหภูมิสูง
ความโค้งของเปลือกหอยยังช่วยลดแรงเค้นที่ชั้นในที่กลายเป็นหิน ความแข็งแกร่งของชั้นในช่วยพยุงโครงสร้าง เพื่อป้องกันเปลือกทั้งหมดไม่ให้พังทลาย
“มันแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนรูปทรงเรขาคณิตของวัสดุ … คุณสามารถปรับปรุงคุณสมบัติของวัสดุได้อย่างมาก” Markus Buehler จาก MIT ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยให้ความเห็น
ออร์ติซหวังว่าการศึกษาเปลือกของหอยทากสักวันหนึ่งจะนำไปสู่การปรับปรุงวัสดุสำหรับชุดเกราะหรือหมวกสำหรับผู้คน การศึกษาสิ่งมีชีวิตที่ได้รับการปรับให้เหมาะกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงตลอดวิวัฒนาการหลายล้านปีสามารถเสนอแนวคิดที่วิศวกรไม่เคยคิดด้วยตัวเอง เธอกล่าว
แต่คงจะอีกสักพัก Ritchie เตือน ห้องทดลองของเขาสร้างวัสดุเซรามิกจากหอยมุกในปี 2551
“ฉันเป็นแฟนตัวยงของการวิจัยประเภทนี้ แต่ขั้นตอนต่อไปคือขั้นตอนที่สำคัญ คุณสามารถควบคุมข้อมูลนั้นและสร้างโครงสร้างสังเคราะห์ในภาพซึ่งมีคุณสมบัติเหมือนกันได้หรือไม่” เขาถาม. “นั่นเป็นขั้นตอนที่ยากที่สุด”
แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง
