Морские ежи с самооттачивающимися зубами
У морских ежей пять зубов, каждый из которых удерживается отдельной челюстью в центре их шарообразного тела. Исследователи, опубликовавшие статью в журнале Matter 18 сентября, выяснили, как зубы розового морского ежа устроены для самостоятельной заточки.
Вместо простого сопротивления износу, их зубы специально скалываются таким образом, чтобы поддерживать острую режущую кромку. Исследователи сравнивают это с заточкой ножа путём контролируемого удаления материала с края. По их словам, открытие может привести к созданию новых синтетических материалов для различных применений.
«Материал внешнего слоя зуба демонстрирует сложное поведение пластичности и повреждения, которое регулирует "контролируемое" скалывание зуба для поддержания его остроты», — пояснил Хорасио Эспиноза из Северо-Западного университета.
Чтобы компенсировать потерю материала, зубы ежа растут на протяжении всей жизни.
Как это работает?
Используя механические испытания и электронную микроскопию, учёные получили 3D-видео износа зубов. Анализ показал, что зубы состоят из керамических композитов, расположенных особым образом:
- На выпуклой стороне зуба структурную целостность обеспечивают волокна кальцита.
- Этот волокнистый композит переходит в другой композит из наклонных пластин кальцита на вогнутой стороне зуба.
В процессе работы зуба именно эти кальцитовые пластины скалываются, что и поддерживает остроту режущей кромки.
Практическое применение
Основной интерес исследователей — понять поведение природных и синтетических наноматериалов для создания новых инструментов.
«Я изучаю способы аддитивного производства материалов, которые могут демонстрировать характеристики природных материалов», — говорит Эспиноза.
Эти принципы могут быть использованы для проектирования микроструктуры и выбора материалов при создании инструментов для резки, шлифовки и бурения.