Un sostituto più forte del carbonato di calcio in scaglie super forti?
Quindi, la microstruttura dei gusci di abalone è al 95% di carbonato di calcio, come aragonite, piastrelle e al 5% di polimero organico che li lega insieme. Questo legame fallisce in modo aggraziato, permettendo al guscio di subire molte punizioni prima di frantumarsi.
Questo materiale composito è circa 3.000 volte più resistente alla frattura del carbonato di calcio e due volte più resistente alla frattura del carburo di boro, nonostante l'elevato grado di mineralizzazione.
Fonte: http://meyersgroup.ucsd.edu/papers/delete/1999/Meyers%20211.pdf
Inoltre, grazie a come la luce viene rifratta da detta microstruttura, sembra anche fredda.
Riuscite a immaginare quanto potrebbero essere follemente resistenti ai proiettili le scaglie / gli osteodermi / qualunque cosa sia se riuscissi a sostituire il materiale dei "mattoni" con qualcosa di più forte? Probabilmente sarebbe stata come la battaglia di Ramree Island , anche se con ancora più urla .
Bene, ho ancora alcune cose da risolvere, ma un'armatura leggera e resistente ai proiettili è un buon inizio per i miei predatori apicali.
Tuttavia, è qui che si presentano i problemi. L'idrossiapatite è probabilmente il minerale più forte nel corpo umano, ma sembra ancora abbastanza debole. Voglio dire, sì, la composizione delle scaglie potrebbe variare in tutto il corpo della creatura, con la più forte che copre la testa e il petto, ma quelle dovrebbero essere il più forti possibile.
Oltre a utilizzare gli enzimi, un altro modo per ottenere determinati minerali potrebbe essere il metodo Kakyoin (RERORERORERO), in pratica, leccarlo finché non è andato ; lo fanno anche le capre di montagna.
Quindi, qual è il minerale più forte (elevata durezza Vickers e una resistenza alla frattura accettabile o migliore) che potrebbe essere ottenuto da un animale (per sintesi tramite enzimi o sgranocchiare) e servire come sostituto dei mattoni di aragonite nella suddetta microstruttura ?
Risposte
In sostanza, se ho capito bene, stai cercando un materiale biologico che mostri un alto grado di tenacità. Per ottenere ciò, potremmo esaminare alcuni materiali molto resistenti che potrebbero sostituire (o almeno competere con) i nostri materiali antiproiettile standard. Uno di questi è la seta di ragno . Questo potrebbe essere parte della matrice proteica che è stratificata nelle scale. Ovviamente anche qui le proteine della madreperla potrebbero essere sufficienti.
L'altra parte, la sostituzione del carbonato di calcio è più difficile da capire. La polimerizzazione è una delle chiavi, poiché deve sopravvivere all'impatto. Le reti di trazione distribuiscono le forze senza frammentazione, ma potrebbero essere indebolite da impatti ripetuti. Potrebbe essere che qualche processo di guarigione possa fornire ulteriore forza vicino alle aree danneggiate.
I biopolimeri di organosilicio potrebbero creare alcuni carburi di silicio accidentali, che sono anche a prova di proiettile. Gli organosilici sono naturalmente assenti dagli organismi che si trovano sulla Terra, quindi dovresti scavare a fondo nell'aspetto dell'ingegneria genetica di questa forma di vita per spiegarlo.
Sembra che ci sia del lavoro che è stato fatto su questo per l'astrobiologia usando batteri ed enzimi mutanti. Il ricercatore ha detto "L'enzima mutante potrebbe generare almeno 20 diversi composti organo-silicio, 19 dei quali erano nuovi per la scienza". Nessuno ha pensato di vedere se questi potessero essere usati per blindare un organismo. La stratificazione di organosiliconi e proteine della seta di ragno (o proteine madreperlacee) dovrebbe consentire una scala antiproiettile abbastanza buona che ha del lavoro dietro per mostrare la biocompatibilità, anche se un po 'carente sul lato organosilicio delle cose.
La percentuale di carburo di silicio che si presenta in queste scale potrebbe essere alterata sia dal punto di vista ambientale (da un attacco acido o enzimatico) che internamente da un processo che espelle selettivamente i carburi di silicio nelle strutture della scala.
La durezza sarebbe inferiore ai livelli indicati nella tabella, ma i polimeri circostanti aggiungerebbero tenacità. Quanto alla possibilità di sostenere il carburo di silicio in più strati, dipenderebbe da come il carburo di silicio è arricchito in queste scale. Il processo è tutto in biologia.
Una possibilità potrebbe essere un carburo di boro , specificamente BC 5 cubico , che ha una durezza Vickers di 71 GPa e una resistenza alla frattura di 9,5 MPa m ½ .
Entrambi sono superiori ai valori per l'idrossiapatite (5 GPa e 1,2 MPa m ½ , I. Hervas, Resistenza alla frattura dei vetri e idrossiapatite: uno studio comparativo di 7 metodi utilizzando il penetratore Vickers ).
Immagino che possa anche essere coltivato approssimativamente nella stessa microstruttura, per produrre lo stesso colore del guscio nella tua immagine.
Purtroppo il boro non è un elemento comune, sebbene possa essere molto concentrato in alcuni laghi asciutti e depositi minerali. Ma non sono del tutto sicuro di come la tua creatura possa produrre 5 BC cubici , possibilmente enzimaticamente.
Si spera che aiuti.