Pärlemor
Nacre ( / ˈ n eɪ k ər / NAY -kər , även / ˈ n æ k r ə / NAK -rə ) , även känd som pärlemor , är ett organiskt-oorganiskt kompositmaterial som produceras av vissa blötdjur som ett inre skallager ; det är också materialet som pärlor består av. Den är stark, spänstig och iriserande .
Nacre finns i några av de äldsta linjerna av musslor , snäckor och bläckfiskar . Det inre skiktet i de allra flesta blötdjursskal är dock porsellartat , inte pärlemor, och detta resulterar vanligtvis i en icke-skimrande glans, eller mer sällan i icke-pärlemorskimrande iris, såsom flamstruktur som finns i conch- pärlor.
Det yttre lagret av odlade pärlor och det inre lagret av pärlostron och flodpärlmusslskal är gjorda av pärlemor. Andra molluskfamiljer som har ett pärlemors inre skalskikt inkluderar marina snäckor som Haliotidae , Trochidae och Turbinidae .
Fysiska egenskaper
Struktur och utseende
| Del av en serie relaterad till |
| biomineralisering |
|---|
 |
Nacre består av hexagonala blodplättar av aragonit (en form av kalciumkarbonat ) 10–20 µm breda och 0,5 µm tjocka arrangerade i en kontinuerlig parallell lamina . Beroende på art skiljer sig formen på tabletterna; i Pinna är tabletterna rektangulära, med symmetriska sektorer mer eller mindre lösliga. Oavsett formen på tabletterna är de minsta enheterna de innehåller oregelbundna rundade granuler. är åtskilda av ark av organisk matris (gränsytor) sammansatta av elastiska biopolymerer (såsom kitin , lutrin och sidenliknande proteiner ). Denna blandning av spröda blodplättar och de tunna skikten av elastiska biopolymerer gör materialet starkt och motståndskraftigt, med en Youngs modul på 70 GPa och en sträckgräns på ungefär 70 MPa (när det är torrt). Styrka och elasticitet beror sannolikt också på vidhäftning av blodplättarnas "brickwork"-arrangemang, vilket hämmar tvärgående sprickutbredning. Denna struktur, som spänner över flera längdstorlekar, ökar kraftigt dess seghet , vilket gör den nästan lika stark som kisel .
Den statistiska variationen av blodplättarna har en negativ effekt på den mekaniska prestandan (styvhet, styrka och energiabsorption) eftersom statistisk variation utlöser lokalisering av deformation. De negativa effekterna av statistiska variationer kan dock kompenseras av gränssnitt med stor töjning vid brott åtföljd av töjningshärdning. Å andra sidan ökar brottsegheten hos pärlemor med måttliga statistiska variationer vilket skapar tuffa områden där sprickan fastnar. Men högre statistiska variationer genererar mycket svaga områden som gör att sprickan kan fortplanta sig utan mycket motstånd vilket gör att brottsegheten minskar. Studier har visat att dessa svaga strukturella defekter fungerar som dissipativa topologiska defekter kopplade till en elastisk distorsion.
Nacre verkar iriserande eftersom tjockleken på aragonitplättarna är nära våglängden för synligt ljus . Dessa strukturer interfererar konstruktivt och destruktivt med olika våglängder av ljus vid olika betraktningsvinklar, vilket skapar strukturella färger .
Den kristallografiska axeln pekar ungefär vinkelrätt mot skalväggen, men de andra axlarnas riktning varierar mellan grupperna. Intilliggande tabletter har visat sig ha dramatiskt olika orientering på c-axeln, vanligtvis slumpmässigt orienterade inom ~20° från vertikalen. Hos musslor och bläckfiskar b- axeln i skalets tillväxtriktning, medan det hos monoplacophora är a -axeln som lutar på detta sätt. Sammankopplingen av tegelstenar av pärlemor har stor inverkan på både deformationsmekanismen och dess seghet. Dessutom resulterar det mineral-organiska gränssnittet i förbättrad motståndskraft och styrka hos de organiska mellanskikten.
Bildning
Pärlemorbildandet är inte helt förstått. Den initiala sammansättningen, som observerats i Pinna nobilis , drivs av aggregationen av nanopartiklar (~50–80 nm) i en organisk matris som arrangeras i fiberliknande polykristallina konfigurationer. Antalet partiklar ökar successivt och, när kritisk packning uppnås, smälter de samman till blodplättar i tidiga pärlemor. Pärlemortillväxt förmedlas av organiska ämnen, som styr uppkomsten, varaktigheten och formen av kristalltillväxt. Enskilda "tegelstenar" av aragonit tros snabbt växa till pärlemorskiktets fulla höjd och expandera tills de stöter mot intilliggande tegelstenar. Detta ger den sexkantiga tätpackningen som är karakteristisk för pärlemor. Tegelstenar kan bilda kärnor på slumpmässigt dispergerade element i det organiska skiktet, väldefinierade arrangemang av proteiner, eller kan växa epitaxiellt från mineralbryggor som sträcker sig från den underliggande tabletten. Nacre skiljer sig från fibrös aragonit – ett sprött mineral av samma form – genom att tillväxten i c-axeln (dvs ungefär vinkelrätt mot skalet, i pärlemor) är långsam i pärlemor och snabb i fibrös aragonit.
En artikel från 2021 i Nature Physics undersökte pärlemor från olika svampar och blötdjur , och noterade att i varje fall de första lagren av pärlemor som lagts ner av organismen innehöll spiraldefekter. Defekter som spiralerade i motsatta riktningar skapade förvrängningar i materialet som drog dem mot varandra när skikten byggdes upp tills de smälte samman och upphävde varandra. Senare lager av pärlemor visade sig vara enhetliga och ordnade till sin struktur.
Fungera
Nacre utsöndras av epitelcellerna i mantelvävnaden hos olika blötdjur . Pärlemorna avsätts kontinuerligt på insidan av skalet, det skimrande pärlemorskiktet , allmänt känt som pärlemor . Lagren av pärlemor jämnar ut skalets yta och hjälper till att försvara de mjuka vävnaderna mot parasiter och skadligt skräp genom att begrava dem i på varandra följande lager av pärlemor, som antingen bildar en blåspärla fäst på skalets insida eller en fri pärla i mantelvävnaderna. Processen kallas encystation och den fortsätter så länge blötdjuret lever.
I olika blötdjursgrupper
Formen på pärlemor varierar från grupp till grupp. Hos musslor är pärlemorlagret bildat av enkristaller i en sexkantig tät packning . I gastropoder är kristaller tvillingar , och i bläckfiskar är de pseudohexagonala monokristaller, som ofta är tvillingar.
Kommersiella källor
De huvudsakliga kommersiella källorna till pärlemor har varit pärleostron , sötvattenspärlmusslor och i mindre utsträckning abalone , populära för sin robusthet och skönhet under senare hälften av 1800-talet.
Skalen från den stora gröna turbansnigeln Turbo marmoratus och den stora toppsnigeln Tectus niloticus användes ofta för pärlknappar, särskilt under 1900-talet . Den internationella handeln med pärlemor regleras av konventionen om internationell handel med utrotningshotade arter av vilda djur och växter, ett avtal som undertecknats av mer än 170 länder.
Används
 |
| Del av en serie om |
| snäckskal |
|---|
| Blötdjursskal |
| Om blötdjursskal |
| Andra snäckskal |
Dekorativ
Arkitektur
Både svart och vit pärlemor används för arkitektoniska ändamål. Den naturliga pärlemor kan vara artificiellt tonad till nästan vilken färg som helst. Nacre tesserae kan skäras i former och lamineras till en keramisk kakel eller marmorbas . Tesserorna är handplacerade och tätt inklämda, vilket skapar en oregelbunden mosaik eller ett mönster (som en väv). Det laminerade materialet är typiskt cirka 2 millimeter (0,079 tum) tjockt. Tesserorna är sedan lackade och polerade för att skapa en hållbar och glansig yta. Istället för att använda en bas i marmor eller kakel kan pärlemortesserorna limmas på glasfiber . Resultatet är ett lätt material som erbjuder en sömlös installation och det finns ingen gräns för arkstorleken. Nacreskivor kan användas på interiörgolv, ytter- och innerväggar, bänkskivor, dörrar och tak. Insättning i arkitektoniska element, såsom pelare eller möbler är lätt att utföra. [ citat behövs ]
Musikinstrument
Nacre-inlägg används ofta för musiktangenter och andra dekorativa motiv på musikinstrument. Många dragspels- och konsertinakroppar är helt täckta av pärlemor, och vissa gitarrer har greppbräda eller headstock-inlägg gjorda av pärlemor (eller imiterade pärlemorplastinlägg ). Bouzouki och baglamas (grekiska plockade stränginstrument av lutfamiljen ) har typiskt pärlemordekorationer, liksom den relaterade mellanöstern oud ( vanligtvis runt ljudhålen och på baksidan av instrumentet). Stråkar av stränginstrument som fiol och cello har ofta pärlemorinlägg vid grodan. Det används traditionellt på saxofontangenter , såväl som ventilknapparna på trumpeter och andra mässingsinstrument. Mellanöstern bägaretrumman (darbuka) är vanligtvis dekorerad av pärlemor. [ citat behövs ]
Övrig
Pärlemorknappar används i kläder antingen för funktionella eller dekorativa ändamål . Pearly Kings and Queens är ett genomarbetat exempel på detta.
Det används ibland i de dekorativa greppen av skjutvapen och i andra vapenmöbler. [ citat behövs ]
Pärlemor används ibland för att göra skedliknande redskap för kaviar (dvs. kaviarservrar) för att inte förstöra smaken med metallskedar.
Altartavla , ca. 1520 , med omfattande användning av snidad pärlemor
Nacre krutkolv , ca. 1750 , mestadels av Turbo marmoratus skal
Inlägg med pärlemor tesserae , Topkapı-palatset , Istanbul
Graverat pärlemorhänge, Salomonöarna 1838
Biomedicinsk användning
Bioteknikföretaget Marine Biomedical, bildat av ett samarbete mellan University of Western Australia Medical School och en Broome pärlverksamhet, utvecklar från och med 2021 en produkt pärlemor för att skapa "PearlBone", som kan användas på patienter som behöver bentransplantation och rekonstruktiv kirurgi . Företaget ansöker om myndighetsgodkännande i Australien och flera andra länder och förväntar sig att det ska bli godkänt för klinisk användning runt 2024–205. Det är tänkt att bygga en fabrik i Kimberley-regionen , där det finns gott om pärlskal, som skulle mala pärlemor till en produkt som är lämplig för användning i biomedicinska produkter. Framtida tillämpningar kan omfatta tandfyllningar och ryggradskirurgi .
Tillverkade pärlemor
År 2012 skapade forskare kalciumbaserad pärlemor i laboratoriet genom att efterlikna dess naturliga tillväxtprocess.
Under 2014 använde forskare lasrar för att skapa en analog av pärlemor genom att gravera nätverk av vågiga 3D "mikrosprickor" i glas. När objektglasen utsattes för en stöt absorberade och spredde mikrosprickorna energin, vilket hindrade glaset från att splittras. Sammantaget var behandlat glas enligt uppgift 200 gånger segare än obehandlat glas.
Se även
Vidare läsning
- Abid, N.; Mirkhalaf, M.; Barthelat, F. (2018). "Diskret-elementmodellering av pärlemorliknande material: Effekter av slumpmässiga mikrostrukturer på stamlokalisering och mekanisk prestanda". Journal of the Mechanics and Physics of Solids . 112 : 385-402. Bibcode : 2018JMPSo.112..385A . doi : 10.1016/j.jmps.2017.11.003 .
- Bruet, B.; Qi, HJ; Boyce, MC; Panas, R.; Tai, K.; Frick, L.; Ortiz, C. (2005). "Nanoskala morfologi och fördjupning av individuella pärlemortabletter från gastropod blötdjur Trochus niloticus" ( PDF) . J. Mater. Res . 20 (9): 2400. Bibcode : 2005JMatR..20.2400B . doi : 10.1557/JMR.2005.0273 .
- Checa, Antonio G.; Julyan HE Cartwright , Marc-Georg Willinger och Steven M. Stanley (6 januari 2009), "Ytmembranets nyckelroll i varför gastropod Nacre växer i torn" ; Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, Vol. 106, nr 1. doi : 10.1073/pnas.0808796106 .
- Frýda, J.; Bandel, K.; Frýdová, B. (2009). "Kristallografisk konsistens av sent trias gastropod pärlemor: bevis på långsiktig stabilitet hos mekanismen som kontrollerar dess bildande" . Bulletin of Geosciences . 84 (4): 745–754. doi : 10.3140/bull.geosci.1169 .
- Lin, A.; Meyers, MA (2005-01-15). "Tillväxt och struktur i abaloneskal". Materialvetenskap och teknik A . 390 (1–2): 27–41. doi : 10.1016/j.msea.2004.06.072 .
- Mayer, G. (2005). "Styva biologiska system som modeller för syntetiska kompositer". Vetenskap . 310 (5751): 1144–1147. Bibcode : 2005Sci...310.1144M . doi : 10.1126/science.1116994 . PMID 16293751 . S2CID 19079526 .
externa länkar
|
Bläckfisk anatomi
| ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Skal |
|
  
|
||||||||||||
|
Mantel & tratt |
|
|||||||||||||
|
Huvud & lemmar |
|
|||||||||||||
| Allmän | ||||||||||||||
Utvecklingsstadier: Lek → Paralarva ( Doratopsis stadium ) → Juvenil → Subadult → Vuxen • Äggfossiler • Protoconch (embryonalt skal)
| ||||||||||||||
| Myndighetskontroll : Nationella bibliotek |
|---|
