Salyangoz dişleri, örümcek ağını geride bırakarak doğadaki en güçlü malzeme olarak doğrulandı (2015)

• Birleşik Krallık'taki araştırmacılar, limpet türü deniz salyangozlarının dişlerini test etti ve çekme dayanımının çoğu örümcek ağından ortalama yaklaşık 5 kat daha yüksek olduğunu, böylece ölçülen doğal malzemeler arasında en güçlü malzeme olduğunu belirledi
• Dişler, demir içeren kristal goethite nanoliflerin protein matrisi tarafından sarıldığı kompozit bir yapıdan oluşuyor
• Dayanımın üst sınırı Kevlar'dan belirgin biçimde daha yüksek ve en yüksek kaliteli karbon fiberle benzer düzeyde, ancak grafen gibi en güçlü yapay malzemelere ulaşmıyor
• Limpetler, kaslı ayakları ve salgılarıyla kare inç başına 75 pound kuvvet üreterek kayalara tutunuyor; yiyeceklerini, içine dişlerin gömülü olduğu radula ile tüketip kayayı aşındırıyor
• Burada karşılaştırılan ölçüt, çekildiğinde kopmamayı ifade eden çekme dayanımıdır; basınç dayanımı veya çizilme ve kesilmeye direnç gösteren sertlik ile karıştırılmamalıdır

---

Limpet dişlerinin yapısı ve dayanımı

• Limpetler, dalgaların vurduğu kayalara sıkıca tutunarak yaşayan deniz salyangozlarıdır; kaslı yumuşakça “ayağı” ve kimyasal salgıları sayesinde kare inç başına 75 pound kuvvetle yüzeye yapışabilirler
• Beslenirken, üzerinde çok sayıda diş bulunan dil benzeri radula ile kayayı aşındırırlar
• Deneylerde bu diş malzemesi, çoğu örümcek ağına göre ortalama yaklaşık 5 kat daha yüksek çekme dayanımı gösterdi
  • Araştırmacılar bu dayanımı, tek bir spagetti telinin her biri 1 pound olan yaklaşık 3.300 şeker paketini taşımasına benzetti
  • Karbonu elmasa dönüştürecek basınca bile dayanabileceği söylendi, ancak editör notu, metindeki karşılaştırma ölçütünün özellikle çekme dayanımı olduğunu ayrıca netleştirdi
• Dişler, protein matrisinin sardığı demir içeren kristal goethite nanoliflerden oluşan bir yapıya sahip
  • Ölçüm aralığının üst sınırı Kevlar'ı açık farkla geçiyor ve en yüksek kaliteli karbon fiberle benzer seviyede
  • Grafen dahil en güçlü yapay malzemelerden ise daha zayıf
• Araştırma sonuçları Journal of the Royal Society Interface dergisinde yayımlandı

Farklı malzeme özellikleri ve mühendislikte kullanım

• Dünyadaki güçlü malzemeler geniş ölçekte karşılaştırıldığında, elmastan daha güçlü yapay nanomalzemeler bulunduğu gibi doğada da elmastan daha büyük gerilime dayanabilen iki nadir malzeme türü bulunuyor
  • wurtzite boron nitrate, elmasa benzer bir atom dizilimine sahip olup bor ve azottan oluşur
  • lonsdaleite, karbondan oluşur ancak elmasın kübik yapısından farklı olarak altıgen yapıya sahiptir; grafit içeren göktaşları Dünya'ya çarptığında oluşabilir
  • lonsdaleite, elmastan %58 daha büyük gerilime dayanabilir
• Ancak wurtzite boron nitrate karşılaştırması, çekme dayanımına değil, çizilme ya da kesilmeye direnç gösteren sertliğe ilişkindir; bu nedenle limpet dişleriyle aynı ölçüte göre bir sıralama olarak yorumlanmamalıdır
• Hem sert hem güçlü hem de esnek malzemeler, yeni nesil malzeme, yapı ve makinelerin geliştirilmesinde yararlıdır; limpet dişlerinin kompozit yapısı da yeni biyomimetik malzemeler için bir araştırma konusu oluşturur

[GN⁺]

Hacker News yorumları

• Fotoğrafları görmek isterseniz, bu makalede iyi materyaller var: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ece3.10332
  Bir sümüklüböceğin önüne parmağınızı koyarsanız kemirmeye çalışır; zımpara kâğıdı gibi pütürlü hissin nedenini ancak şimdi anladım

  • Seattle çevresindeki bahçe salyangozları, derinizin üzerinde dolaşmalarına izin verirseniz gerçekten çok hafif ısırıp kanatabilir
  • Kedi dilindeki keratin çıkıntılara benziyor, ama çok daha küçük
  • Cildinizden daha sert bir şey hissettiyseniz, yemeye çalışmıyordu; gerçekten yiyordu
  • Beklediğimden çok daha ürkütücüydü

• “Bir spagetti telinin 3.300 adet 1 pound’luk şeker paketini kaldırmasına eşdeğer” benzetmesi yerine orta boy bir binek otomobil demek çok daha açık olurdu

  • Asıl kaynak olan BBC haberinde bu, “bir spagetti telinin 3.000 adet 0,5 kg’lık şeker paketini kaldırması” olarak ifade edilmiş
    Bu, Birleşik Krallık’taki okurun aşina olduğu bir nesneyle 1.500 kg’ı anlatıyordu; Smithsonian ise birimleri dönüştürürken bunu Amerikalıların daha da yabancı olduğu 1 pound’luk şeker paketine çevirmiş. ABD’de 1 pound’luk şeker paketini pek görmezsiniz, ama Birleşik Krallık’ta 500 g’lık paketler biraz küçük olsa da yaygındır
    https://www.bbc.com/news/science-environment-31500883
    https://www.sainsburys.co.uk/gol-ui/product/sainsburys-white...
  • Sanki herkes 3.300 adet 1 pound’luk şeker paketinin ağırlığını ve bunu kaldırmak için gereken kuvveti deneyimden biliyormuş gibi bir benzetme. Öte yandan orta boy araba da geniş bir aralık ifade eder; ayrıca kimse gerçekten birinin onu kaldırdığını da görmemiştir
  • Şeker paketleri bir yana, bir spagetti telinin ne anlama geldiği de belirsiz
    Ölçütün ağırlık mı hacim mi olduğu belli değil; pişmiş olup esnek mi, yoksa kuru olup kolay kırılır mı o da belli değil. Spagetti, boyutuna göre çekme dayanımını sezgisel olarak bildiğimiz bir şey de değil; bu yüzden neyi görselleştirmeye çalıştığını anlamak zor
  • Bunun Avrupa tipi orta sınıf bir araba mı yoksa Amerikan tipi mi olduğuna göre de ağırlık değişir

• “3.300 adet 1 pound’luk şeker paketi” gibi paket sayısıyla ağırlık anlatmak yerine modern bir binek otomobil demek daha iyi

  • Birkaç kg tüy ile birkaç kg çelikten hangisini daha çok kaldırabileceğinizi de düşünmek gerekir: https://www.youtube.com/watch?v=-fC2oke5MFg
  • Böyle abartılı birim benzetmeleri gördüğümde hep komik bir şaka gibi geliyor

• Elisabeth Tova Bailey’nin The Sound of a Wild Snail Eating kitabı sayesinde salyangoz dişlerini ilk kez öğrendim
  Nadir bir enfeksiyon nedeniyle sinir sisteminde bozulma yaşayan ve yıllarca neredeyse tamamen yatağa bağlı kalan bir kadının, bir arkadaşının ormandan getirip yatağının yanına bıraktığı bir salyangozu gözlemleyerek ve halk kütüphanesinden aldığı kitaplarla yumuşakçaları derinlemesine incelediği kısa ve güzel bir kurgu dışı eser. Bunu çocuğuma okuduktan sonra çayıra uzanıp bir sümüklüböceğin bitkileri “çatır çutur” çiğneme sesini bizzat dinledik

• Akvaryumda salyangozları izlerseniz neredeyse sürekli bir şeyler kemirdiklerini görürsünüz. Hiç durmayan o minik dişleri nasıl sağlam tuttuklarını hep merak etmiştim; cevabı dişlerin yapısı ve yenilenme biçimiymiş

• Salyangoz dişlerinin fotoğraflarını görmek istedim

  • https://old.reddit.com/r/AquaticSnails/search?q=teeth&restri...

• Orijinal araştırma makalesi şu bağlantıda; haber metnindeki bağlantılar bozuk
  https://royalsocietypublishing.org/rsif/article/12/105/20141...

• Bu çalışma 2015 tarihli bir makale ve 2017’de basınç dayanımı ile çekme dayanımı arasındaki farka dair faydalı bir düzeltme eklendi

  • Sertlik de ayrı bir özelliktir. Elmas serttir ama tam da bu özelliği nedeniyle çekiç darbesiyle kırılabilir