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既堅(jiān)硬又柔韌 開心果殼竟是材料學(xué)“圣杯”！
2021年08月17日 15:53:14
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點(diǎn)擊量：7601
開心果想必很多人都吃過，但是吃剩的開心果殼應(yīng)該沒有多少人會(huì)在意。誰又會(huì)想到，這小小的果殼，竟然是材料學(xué)“圣杯”！
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】開心果想必很多人都吃過，但是吃剩的開心果殼應(yīng)該沒有多少人會(huì)在意。誰又會(huì)想到，這小小的果殼，竟然是材料學(xué)“圣杯”！
開心果(pistacia vera L.)又名阿月渾子，為漆樹科黃連木屬的多年生落葉果樹。有研究表示，開心果果實(shí)富含維生素、礦物質(zhì)和抗氧化元素，具有低脂肪、低卡路里、高纖維的顯著特點(diǎn)，是一款非常適合食用的休閑食品，近年來已成為世界第五大堅(jiān)果作物。
且與其他需要人工開口否則很難取用的堅(jiān)果相比，開心果在自然成熟后就會(huì)自動(dòng)裂開，方便食用，這也是開心果名字的由來原因。但是在食用的時(shí)候，我們總不可避免的會(huì)遇到幾顆“不開心”的開心果。這時(shí)候，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，開心果那看似薄薄的一層殼，竟然如此堅(jiān)固。
來自University of Natural Resources and Life Sciences Vienna學(xué)校的Notburga Gierlinger課題組發(fā)現(xiàn)了這一奇妙的現(xiàn)象并十分感興趣，最終，他們發(fā)現(xiàn)了開心果殼的“秘密”。
課題組以“Twist and lock: nutshell structures for high strength and energy absorption”為題，深入研究了核桃和開心果的果殼，揭示了兩種堅(jiān)果殼細(xì)胞在厚度和俯仰角方面表現(xiàn)出差異，解釋了納米級(jí)的不同機(jī)械性能，突出了細(xì)胞形式及其互鎖方式以及細(xì)胞壁組成和結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)械保護(hù)的作用。
為了找出是什么原因讓堅(jiān)果如此難以破裂，課題組使用微型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀和電子顯微鏡、原子力顯微鏡和紅外顯微鏡在納米尺度上檢查了核桃殼和開心果殼的碎片。研究發(fā)現(xiàn)，與核桃殼中的細(xì)胞一樣，開心果殼中的互鎖細(xì)胞與 14 個(gè)相鄰的細(xì)胞相連。兩個(gè)殼中的細(xì)胞也有堅(jiān)韌的細(xì)胞壁，里面裝滿了螺旋狀的微纖維線圈。但拉伸強(qiáng)度測(cè)試表明，開心果殼材料要強(qiáng)得多，這可能是因?yàn)樗募?xì)胞的裂片數(shù)量是核桃細(xì)胞的三倍，這使它們相互鎖定的表面積增加了30%。與核桃細(xì)胞不同，開心果細(xì)胞通過球形關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)連接，類似于人類髖關(guān)節(jié)。相關(guān)論文發(fā)表在《Royal Society Open Science》。
開心果殼結(jié)合了剛度和韌性，如果能夠進(jìn)一步了解原理并將之運(yùn)用在材料學(xué)中，將會(huì)成為制造安全頭盔和汽車保險(xiǎn)杠等減震裝置的理想選擇。
相關(guān)論文
Twist and lock: nutshell structures for high strength and energy absorption
作者：Nannan Xiao, Martin Felhofer, Sebastian J. Antreich, Jessica C. Huss, Konrad Mayer, Adya Singh, Peter Bock, Notburga Gierlinger
期刊：Royal Society Open Science
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