@ 2017.01.21 , 16:00

反直觉:就硬度来说,人类头发的强度堪比钢铁

虽然这话听起来很违背直觉,但同等重量的人类头发强度堪比钢铁。人类的头发还有弹性,它在被拉断之前可以延伸至原本长度的1.5倍。这些属性使得科学家们想要打造出模拟头发的新材料。现在,加州大学圣地亚哥分校的一个研究团队发现了头发强壮的秘密,并且他们还发现头发可以被用来制造防弹衣。

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加州大学圣地亚哥分校雅各布工程学院的机械工程教授Marc Meyers表示:“大自然以新颖的方式打造出了各种有趣的材料和建筑。我们很想了解生物材料的结构及其属性之间的关系,以便研发合成材料,设计出性能比自然存在的材料更优越的东西。”

Meyers及其同事对一根人类头发进行了变形和压缩测试。他们对纳米级别的头发进行变形和拉伸,发现头发的性能取决于它们拉伸的速度快慢。拉伸头发的速度越快,它就越强壮,这有点类似蜂蜜的性能。

Meyers解释道:“想想看蜂蜜这类高粘性物质,如果你快速让它变形,那么它就会很僵硬;但如果你慢慢让它变形,那你就能轻而易举地将它倒出来。”

头发主要由两部分组成:皮质,它由平行纤维构成;基质,它由不规则结构组成。基质对变形的速度很敏感,而皮质不会。这两种属性的结合使得头发具备抵抗高压的能力。

这还不是全部。每根皮质纤维由上千根螺旋形分子链构成,这种分子链名为阿尔法螺旋链。头发在变形的过程中,这些分子链会展开变成片状结构。加州大学圣地亚哥分校的研究人员们表示,这种结构改变使得头发能够在不断裂的情况下经受住大量变形。该研究已被发表在《材料科学与工程学》期刊上。

头发变形的另外一个有趣之处在于它的变形部分可逆。如果你用很小的力拉一根头发,那么它就能很快恢复形状。但如果你再接着拉这根头发,那么头发的变形将不可逆。

该团队接下来打算研究为何水对人类头发的性能有如此强烈的影响。比如,洗头发鞥让头发恢复原本的形状。

Meyers研究组的前博士后研究员及该研究的共同作者Wen Yang说道:“我还小的时候就在想为什么头发如此强壮,现在我知道原因了。”

本文译自 Zmescience,由译者 肌肉桃 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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