Mora spužva (euplectella) Rudnik novih tehnologija

Spužve staklenoj zgradi strukturu koja predstavlja inženjering čudo

Kada ste poslednji put razgovarali telefonom, ili povezati na Internet, vi ste vjerojatno da koristite optičkih vlakana. Mi smo čuti puno o njima, ali šta su oni? Ovo je vrlo tanka vlakna od stakla (dva puta debljine ljudske vlasi). Oni se sastoje od štap i plašt napravljen od druga vrsta stakla. Svjetlo putuje unutar vlakna i prenosi signale, koji može da reprodukuje informacije (zvuk, slika, itd.) Zrake svjetlosti ne ostavljaju vlakna, jer im je granata potpuno odražava nazad u štap.

mora spužva Euplectella podiže staklo spikule, koji su odlični optičkih vlakana.

Pronalazak optičkih vlakana proizvedenih u vrijeme revoluciju u telekomunikacijskoj industriji. Ali evo ono što je zanimljivo: mora spužva Euplectella podizanje stakla spikule, koji su odlični optičkih vlakana.

uređenje morskog dna

Spužve su primitivni beskičmenjake. Oni su čvrsto priključen na morsko dno, provesti čitav svoj život dalje. Nema spužva tkiva, organa, respiratorne ili krvotoka. Oni održavaju njihovo postojanje pumpanjem vode kroz svoje porozne tijelo i ukloniti sitne čestice hranjivih tvari i rastvorenih materija. Svi spužvama se odlikuju brojne pore na vanjskoj površini. Vode koja se izvući kroz ove pore, teče kroz cjevaste kanalima i izlazi kroz jedan ili nekoliko velikih rupa. Spužve dnevno upumpava ogromne količine vode u višak od 20 000 puta vlastite količina (!) Postoji oko 6.000 vrsta tih stvorenja.

Spužve dnevno upumpava ogromne količine vode u višak od 20 000 puta vlastite količina (!)

Mnogi spužva oblik složene i dobrom stanju - lijepa cijev, vaze, košare, cilindri, itd Da bi se održala ove strukture, oni imaju interni kostur izgrađen od igle (spikule). Zanimljivo je napomenuti da ove jednostavne bića su u stanju da izgrade svoje spikule minerala ili proteina vlakana.

Tu je klasa tzv stakla spužvi, koji grade svoje kosture iz silicij dioksida

Slika 1. Staklo spužvama na dubini od 500 m.

Tu je klasa tzv stakla spužvi, koje grade kostur silicij dioksida (vidi. Slika 1). Oni podižu spikule, koji nekim čudom se udružile za izgradnju "Glass house".

Najpoznatija verzija ove klase - neka vrsta Euplectella, još poznata kao Venera Flower Basket. Njegova okosnica je rešetke silicij-dioksida, koji čini zamršen cilindrični sobu (vidi. Slika 2). Obično živi nekoliko škampa. Na osnovi spužva je snop vlakana. Istraživači u Bell Labs pokazala da delikatna spikule spužvi su odlični optičkih vlakana.

Slika 2. Zamršene cilindrični kostur spužve Venera Flower Basket. Mreža velikih spikule spojeni zajedno da se formira rešetke strukturu.


fantastičan vlakana

Njihova dužina je 5-15 cm, a promjer - 40-70 mikrona (debljine ljudske vlasi). Naučnici su pogođeni sličnost optičkih spužvi vlakana sa vlaknima, koji su razvijeni od strane ljudi dugi niz godina.

U spužva spikule prilično kompleksne strukture - jezgra od čistog silika stakla je okružena koncentričnim slojevima organskih i slojevite ljuske. Shell premaz igra ulogu, kao i vlakana, što spikule su odlični provodnici svjetlosti.

Fiber spužvama imaju nekoliko prednosti u odnosu na umjetni. Prvo, oni su proizvedeni na niskoj temperaturi u okeanu. Komercijalne vlakna se proizvode koriste skupe opreme u peći na visokim temperaturama.

istraživač Spužve Joanna Aizenberg je rekao: "Ako bismo mogli učiti samo iz prirode, možda ćemo u budućnosti biti otvoren do alternativni način za proizvodnju optičkih vlakana".Drugo, vlakna spužva je vrlo jaka - ne puca i slomiti kao veštačka, u kojem sam malu pukotinu počinje da se lako širi na krhkih materijala.

Zamjena ili popravak kabela je skup postupak. Granice između tankih slojeva spužve spikule zaustaviti širenje pukotine. U isto vrijeme, vlakno spužva je vrlo fleksibilan - možete ih vezati u čvor, au tom slučaju oni neće izgubiti svoje optička svojstva.

Spužve može izgledati jednostavno i mekano, ali neki od sunđera koji žive duboko u okeanima za izgradnju kompleksne strukture staklo je čudo tehnike.

Treće, oni obavljaju dobro svjetlo, jer sadrže malu količinu jona natrijuma koji poboljšavaju optičkih svojstava. Spužva u mogućnosti dodati ove ione na kontrolisan način pomoću organskih molekula na normalnim temperaturama. Sintetičkih vlakana se proizvode na visokim temperaturama djelomično topi staklo. U ovom slučaju, dodavanje pod kontrolom količine jona natrijuma je problem za proizvođače.

Tajna nije lako

U čemu je tajna vlakna spužva? I da ih proizvodi? Istraživači iz Bell Labs otkrili da svako vlakno spužva se sastoji od pojedinačnih slojeva sa različitim optičkim svojstvima. okružuju koncentričnih cilindara sa organskim sadržaja silicija unutrašnje jezgro koji je napravljen od čistog silika stakla (vidi. Slika 3). Spužva koristi više slojeva stakla koji se održavaju od organskog ljepilo, što čini izuzetno otporan na kvarove i frakture strukture. Spužva proizvodi jači mikroskopska vlakna ljepljenje zajedno tankih slojeva stakla. Zatim prikuplja pretpređe zajedno za još veću snagu. Izgleda kao gomila grančica. Ovi snopovi zatim stavlja u obrazac mrežu. Međutim, način na koji se obavlja spužvu, i dalje ostaje misterija.

Slika 3. Struktura spikule Euplectella spužve. Spikule SEM fotografija u presjek pokazuje organskih vlakana (OF), centralni cilindar (KZ), a laminat premaz (SS).


Mora spužva teach arhitekata

Međutim, ovaj dizajn ne završava čuda. Utvrđeno je da su morske spužve ima jedinstvene strukturne osobine, koje joj daju mehaničku čvrstoću i stabilnost njenih krhkih materijala.

Spužva Euplectella koristi set trikova da ga pretvoriti u krhki kostur snažne strukture. Spikule čine spužva kostur, su raspoređeni u rešetki obliku prema otvorili model preklapanja, poboljšane sloj strukturnu želatinozne tvari (mesogloea) koji prolaze dijagonalno u oba smjera naizmjenično trgovima (vidi. Slika 4).

Ova konstrukcija tehnika se često koristi u visokim zgradama i kućama u borbi protiv stresa tokom stresa zemljotres ili smicanja, što može lako poremetiti je razoružao kvadrat strukturu.

Nedavne studije su pokazale sedam različitih nivoa strukturalne hijerarhije u spužvu. Svaki strukturnom nivou odgovara osnovnim principima izgradnje i inženjering, koji su naširoko koristi u inženjerski dizajn, ali na skali od 1.000 puta manja od zgrade.

"Kostur ovog stvorenja - udžbenik na mašinstva, nudeći vrijedno znanje koje će dovesti do novih koncepata u nauci o materijalima i inženjering dizajn" - rekao je Joanna Aizenberg.

Strukturnih detalja morske spužve Euplectella odgovarajuće inženjerske principe koji se koriste u izgradnji objekata,
Slika 4. Strukturnih detalja morske spužve Euplectella odgovarajuće inženjering načela u izgradnji objekata, kao što su Swiss Re Tower u Londonu, Hotel De Las Artes u Barceloni i Eiffelov toranj u Parizu.

buduće tehnologije

Naučnici se nadaju da kopirate bioloških procesa za proizvodnju spužve naprednih vlakana i sistema, ali u isto vrijeme priznaju da "Moderna tehnologija još uvijek ne mogu natjecati sa sofisticiranim optički sistem tela".

Marine spužva može naučiti inženjera i arhitekata kako izgraditi iznenađujuće trajna struktura krhkih materijala.

"Ovi spužvama su izgrađena zajedno savršeno, uz tačan iznos materijala potrebnih za postizanje optimalnog dizajna. Ne mogu zamisliti kako je struktura ovog složenost može se proizvesti slučajno " - kaže Eisenberg.

Udio u društvenim mrežama:

Povezani
Određivanje ukupnog nutritivne vrijednosti hraneOdređivanje ukupnog nutritivne vrijednosti hrane
Pamuk sortePamuk sorte
Anatomske strukture konoplje stabljikeAnatomske strukture konoplje stabljike
Dupina staviti na moru spužva na nosu za traženje hraneDupina staviti na moru spužva na nosu za traženje hrane
Mora spužva vulkan: Podvodni starac sa hiljadu godina istorijeMora spužva vulkan: Podvodni starac sa hiljadu godina istorije
Uloga mišića obavlja kože morskih spužviUloga mišića obavlja kože morskih spužvi
Zašto staviti Dupini su se na nos mora spužva?Zašto staviti Dupini su se na nos mora spužva?
Venera košara: mora spužva, tkani čipkeVenera košara: mora spužva, tkani čipke
Klizači zatraži ideja sverhplavuchego materijalKlizači zatraži ideja sverhplavuchego materijal
Marine naranče "Citrus" na dnu moraMarine naranče "Citrus" na dnu mora
» » Mora spužva (euplectella) Rudnik novih tehnologija