PARTNER PORTALU
partner portalu

Skopiowali szkliwo zębów! To będzie hit w awionice i nie tylko.

kan
07-03-2017, 10:15
Skopiowali szkliwo zębów! To będzie hit w awionice i nie tylko. Powstało syntetyczne szkliwo, trwają badania nad możliwościami jego wykorzystania (fot. pixabay)
Naukowcy z University of Michigan opracowali  materiał wzorowany na szkliwie zębów, zapowiadają, że będzie idealnie nadawał się do produkcji sprzętu lotniczego - na przykład pokładowych komputerów.

Wibracje, które występują podczas lotu w samolocie, mogą powodować pęknięcia i szybkie "starzenie" się sztywnych konstrukcji. Większość materiałów, które dobrze absorbują wibracje jest zbyt miękka, natomiast te, które są odpowiednio twarde - szybko pękają. By stworzyć  sztywny materiał odporny na wibracje, naukowcy z University of Michigan szukali inspiracji w przyrodzie. Anlizowali tkanki  pochodzenia zwierzęcego, które są stale narażone na urazy mechaniczne – kości, muszle, zęby i pancerze żółwi.  

Struktury te różnią się w zależności od gatunku, a także okresu geologicznego, w którym powstały. W tę regułę nie wpisuje się szkliwo zębów.  Podczas badania pod mikroskopem elektronowym okazało się, że szkliwo ma podobną strukturę, niezależnie od tego czy pokrywa zęby tyranozaura,  współcześnie żyjącego morsa i czy jednego z naukowców, który na potrzeby eksperymentu poświęcił własne ósemki.

- To zupełne przeciwieństwo wszystkich innych tkanek, które podlegały intensywnemu procesowi ewolucji,  zmieniając swoją strukturę – komentował to odkrycie  Nicholas Kotov profesor materiałoznawstwa. Najwyraźniej szkliwo perfekcyjnie sprawdzało się pod względem funkcjonalnym. Co ważne - szkliwo pokrywające zęby,  w odróżnieniu od kości, które mogą się regenerować,  musi wystarczyć na całe życie i wytrwać stale powtarzane urazy mechaniczne i wibracje bez pękania. Skoro spełniają swoją funkcję dobrze, nie było  potrzeby jego udoskonalania i na przestrzeni dziejów było jedynie kopiowane. 

Kluczem do sukcesu jest jego struktura: szkliwo zbudowane jest z pryzmatów hydroksyapatytowych i istoty międzypryzmatycznej. Pryzmaty to wąskie, bardzo wydłużone strukturalne podjednostki szkliwa. Ich szerokość wynosi ok. 5 um,  Przebiegają przez całą grubość szkliwa. Między pryzmatami występuje istota międzypryzmatyczna, równie silnie zmineralizowana, ale tu kryształy leżą pod kątem do kryształów pryzmatycznych. 

Przyczynę, dla której ta struktura jest tak świetna w absorbowaniu wibracji Kotov wyjaśnia następująco: sztywne kolumny w nanoskali uginają się pod wpływem nacisku mechanicznego i powstaje intensywne tarcie między kolumnami a polimerem otaczającym kolumny. Duża powierzchni styku sprawia, że dochodzi do znacznego rozpraszania energii, która mogłaby w innym wypadku prowadzić do uszkodzeń.

Naukowcy wyprodukowali prototyp sztucznego szkliwa. Warstwy kolumnowych nanokompozytów zbudowanych z tlenku cynku występują naprzemiennie z polimerem, 40 takich warstw składa się na jedną tysięczną część milimetra struktury naśladującej naturalne szkliwo.

Pod względem wytrzymałości dorównuje ono naturalnemu. – Sztuczne szkliwo jest lepsze niż wszystkie dostępne obecnie materiały (te znajdujące się w produkcji lub eksperymentalne), które stosuje się do tłumienia wibracji – mówi prof. Nicholas Kotov. Ponadto jest  lżejsze i być może także tańsze. 

Wyniki badań opublikował tygodnik Nature.

Więcej: nature.com

Podobał się artykuł? Podziel się!
SŁOWA KLUCZOWE
szkliwo   badania naukowe  

POLECAMY W SERWISACH