science >> Wetenschap >  >> Chemie

Nieuw materiaal bootst kracht na, taaiheid van parelmoer

Het iriserende parelmoer in een Nautilusschelp. Afbeelding:Wikipedia.

In de zomer, veel mensen genieten van wandelingen langs het strand op zoek naar schelpen. Een van de meest gewaardeerde zijn die met iriserend parelmoer (ook bekend als parelmoer) erin. Maar veel strandjutters zouden verbaasd zijn om te horen dat glinsterende parelmoer een van de sterkste van de natuur is, meest veerkrachtige materialen. Nutsvoorzieningen, onderzoekers rapporteren in ACS Nano hebben een materiaal gemaakt met in elkaar grijpende minerale lagen dat lijkt op paarlemoer en sterker en taaier is dan eerdere nabootsers.

Sommige weekdieren, zoals abalone en pareloesters, hebben schelpen bekleed met parelmoer. Dit materiaal bestaat uit lagen microscopisch kleine minerale "bakstenen", genaamd aragoniet, gestapeld op afwisselende lagen zachte organische verbindingen. Wetenschappers hebben geprobeerd deze structuur te repliceren om materialen te maken voor technische of medische toepassingen, maar tot nu toe is kunstmatige parelmoer niet zo sterk geweest als zijn natuurlijke tegenhanger. Hemant Raut, Caroline Ross, Javier Fernandez en collega's merkten op dat eerdere parelmoerimitaties platte minerale stenen gebruikten, terwijl het natuurlijke materiaal golvende stenen heeft die in ingewikkelde visgraatpatronen in elkaar grijpen. Ze wilden zien of het reproduceren van deze structuur een sterker, sterkere nacre-imitatie voor duurzame medische materialen.

Met behulp van de componenten van natuurlijk paarlemoer, het team maakte hun composietmateriaal door golvende platen van het mineraal aragoniet te vormen op een chitosan-film met een patroon. Vervolgens, ze sloten twee van de lakens aan elkaar, het vullen van de ruimte tussen de golvende oppervlakken met zijde fibroïne. Ze stapelden 150 in elkaar grijpende lagen op elkaar om een ​​composiet te vormen met de dikte van een cent. Het materiaal was bijna twee keer zo sterk en vier keer zo taai als eerdere nabootsers van paarlemoer - dicht bij de sterkte en taaiheid die wordt gerapporteerd voor natuurlijk paarlemoer. Het kunstmatige parelmoer was ook biocompatibel, die de onderzoekers aantoonden door menselijke embryonale stamcellen een week lang op het oppervlak te kweken. Deze kenmerken suggereren dat het materiaal geschikt zou kunnen zijn voor duurzame, goedkope medische toepassingen, zeggen de onderzoekers.