У кого волосы крепче: слона, человека или капибары
Научно установлено, что более толстые волосы не всегда оказываются более прочными. Например, волосы маленького ребенка могут быть крепче волос взрослого. А волосы из шерсти слона не выдерживают сравнения с волосами человека. И это несмотря на то, что они в четыре раза толще!
Это всего лишь один из выводов исследователей, изучающих силу волос у многих млекопитающих. Их работа, опубликованная в журнале Matter, показывает, что тонкие волосы, как правило, сильнее. И причина – в самом характере разрыва. «Мы были очень удивлены результатом, – говорит первый автор Вэнь Янг, исследователь наноинженерии в Калифорнийском университете в Сан-Диего. – Поскольку интуитивно мы думаем, что толстые волосы сильнее. Натуральные материалы прошли тысячи лет эволюции, поэтому мы надеемся учиться у природы и разрабатывать синтетические продукты с сопоставимыми свойствами».
Предыдущие исследования показали, что человеческие волосы обладают прочностью, сравнимой со сталью, с учетом плотности, пишет sciencedaily.com. Это происходит из-за иерархической структуры волос: человеческий волос состоит из наружного слоя, называемого кутикулой, который обволакивает внутреннюю часть, состоящую из множества мелких волокон, соединенных химическими связями. Внутри каждого волокна есть еще более мелкие волокна. Эта структура позволяет волосам, которые сделаны из белков, быть устойчивыми к деформации.
Янг и ее команда, в том числе исследователи из групп Калифорнийского университета в Сан-Диего и Калифорнийского университета в Беркли, собрали образцы волос восьми различных млекопитающих: людей, медведей, кабанов, лошадей, капибар, дротиков, жирафов и слонов. Все они различались по толщине: например, человеческие волосы имеют толщину до 80 мкм, а у слонов и жирафов – более 350 мкм.
Исследователи обнаружили, что тонкие волосы способны выдерживать большее напряжение. Например, тонкие волосы ребенка были сильнее, чем густые волосы взрослого человека.
Изучив сломанные волосы с помощью электронного микроскопа, команда обнаружила, что хотя большинство волос имеют сходную структуру, рвутся они по-разному. Волосы диаметром более 200 мкм, такие как у кабанов, жирафов и слонов, просто ломаются посередине. Волосы тоньше 200 мкм, такие как у людей, лошадей и медведей, рвутся в режиме сдвига. Это похоже на то, как ломается ветка дерева во время шторма. Материалы, которые рвутся в режиме сдвига, могут выдерживать большее натяжение и, следовательно, будут более прочными.
Исследователи полагают, что их результаты могут помочь ученым разработать лучшие синтетические материалы. Пока что современные технологии еще не способны создавать материалы, которые так же хороши, как волосы, и имеют столь же сложную структуру.
Мнение специалиста