Перламутр - Nacre

«Перламутр» перенаправляется сюда. Для использования в других целях см. Перламутр (значения).
Переливающийся перламутр внутри наутилус оболочка
Часть серии по
Ракушки
Shell Island 1985.jpg
Раковины моллюсков
О раковинах моллюсков
Другие ракушки

Перламутр (/ˈпeɪkər/ Нет-kər также /ˈпækрə/ НАК-rə ),[1] также известен как перламутр, является органически-неорганическим композитный материал произведено некоторыми моллюски как внутренний оболочка слой; это также материал, из которого жемчуг составлены. Он прочный, эластичный и радужный.

Перламутр встречается в древнейших родословных двустворчатые моллюски, брюхоногие моллюски, и головоногие моллюски. Однако внутренний слой в подавляющем большинстве раковин моллюсков фарфоровый, не перламутровый, и это обычно приводит к не перламутровому блеску, или, реже, к не перламутровому переливанию, например структура пламени как найдено в раковина жемчуг.

Внешний слой культивированного жемчуга и внутренний слой жемчужница и пресноводная жемчужница ракушки выполнены из перламутра. Другие семейства моллюсков, которые имеют перламутровый внутренний слой раковины, включают морских брюхоногих моллюсков, таких как Haliotidae, то Trochidae и Turbinidae.

Физические характеристики

Структура и внешний вид

Дальнейшая информация: Структурная окраска
Схема микроскопической структуры слоев перламутра
Электронно-микроскопическое изображение излома поверхности перламутра

Перламутр состоит из шестиугольных пластинок арагонит (форма карбонат кальция ) 10–20 мкм шириной и толщиной 0,5 мкм расположены непрерывно параллельно пластинка.[2] В зависимости от вида различаются формы таблеток; в Ушная раковинатаблетки прямоугольной формы с более или менее растворимыми симметричными секторами. Какой бы ни была форма таблеток, самые маленькие частицы, которые они содержат, представляют собой неправильные округлые гранулы.[3] Эти слои разделены листами органической матрицы (интерфейсов), состоящих из эластичный биополимеры (такие как хитин, Люстрин и шелк -любить белки ). Эта смесь хрупких пластинок и тонких слоев эластичных биополимеров делает материал прочным и эластичным, с Модуль для младших из 70ГПа и предел текучести примерно 70 МПа (в сухом состоянии).[4] Прочность и упругость также, вероятно, обусловлены адгезией за счет расположения пластинок «кирпичной кладки», что препятствует распространению поперечных трещин. Эта структура, имеющая несколько размеров длины, значительно увеличивает ее стойкость, что делает его почти таким же прочным, как кремний.

Статистическая вариация пластин отрицательно влияет на механические характеристики (жесткость, прочность и поглощение энергии), поскольку статистическая вариация ускоряет локализацию деформации. [5]. Тем не менее, отрицательные эффекты статистических вариаций могут быть компенсированы интерфейсами с большой деформацией при разрушении, сопровождающейся деформационным упрочнением. [5]. С другой стороны, трещиностойкость перламутра увеличивается с умеренными статистическими отклонениями, что создает жесткие области, в которых трещина закрепляется. [6]. Но более высокие статистические вариации создают очень слабые области, которые позволяют трещине распространяться без особого сопротивления, вызывая снижение вязкости разрушения. [6].

Перламутр появляется радужный потому что толщина пластинок арагонита близка к длине волны видимого свет. Эти структуры вмешиваться конструктивно и деструктивно с разными длинами волн света под разными углами обзора, создавая структурные цвета.

Кристаллографический c-Ось указывает приблизительно перпендикулярно стенке оболочки, но направление других осей варьируется между группами. Было показано, что соседние таблетки имеют резко различающуюся ориентацию оси c, обычно случайно ориентированную в пределах ~ 20 ° от вертикали.[7][8] У двустворчатых и головоногих моллюсков б-ось указывает в направлении роста оболочки, а в моноплакофора это а-ось наклонена в эту сторону.[9] Сцепление кирпичей из перламутра имеет большое влияние как на механизм деформации, так и на его прочность.[10] Кроме того, граница раздела минерал-органика приводит к повышенной упругости и прочности органических прослоек.[11][12][13]

Формирование

Формирование перламутра до конца не изучено. Первоначальная сборка, как показано на Pinna nobilis, происходит за счет агрегации наночастиц (~ 50–80 нм) в органической матрице, которые образуют поликристаллические конфигурации, подобные волокнам.[14] Число частиц последовательно увеличивается, и при достижении критической упаковки они сливаются в пластинки раннего перламутра. Рост перламутра опосредуется органическими веществами, контролирующими начало, продолжительность и форму роста кристаллов.[15] Считается, что отдельные арагонитовые «кирпичи» быстро вырастают на всю высоту перламутрового слоя и расширяются, пока не упираются в соседние кирпичи.[9] Это создает гексагональную плотную упаковку, характерную для перламутра.[9] Кирпичи могут зарождаться на случайно распределенных элементах в органическом слое.[16] четко определенное расположение белков,[2] или может расти эпитаксиально от минеральных мостиков, идущих от подлежащей таблички.[17][18] Перламутр отличается от волокнистого арагонита - хрупкого минерала той же формы - тем, что рост по оси c (т. Е. Примерно перпендикулярно оболочке, в перламутре) происходит медленно в перламутре и быстро в волокнистом арагоните.[19]

Функция

Ископаемое наутилоид ракушка с оригинальным переливающимся перламутром в ископаемом асфальтовом известняке, Оклахома. Приурочен к поздний средний пенсильванский, что делает его самым старым в мире месторождением с арагонитовыми перламутровыми окаменелостями ракушечника.[20]

Перламутр выделяется эпителиальный клетки из ткань мантии различных моллюсков. Перламутр непрерывно наносится на внутреннюю поверхность скорлупы, переливающаяся перламутровый слой, широко известный как перламутр. Слои перламутра сглаживают поверхность скорлупы и помогают защитить мягкие ткани от паразиты и повреждая обломки, закапывая их в последовательные слои перламутра, образуя пузыри жемчужина прикрепленный к внутренней части раковины, или свободная жемчужина в тканях мантии. Процесс называется энцистанция и продолжается до тех пор, пока живет моллюск.

В разных группах моллюсков

Дальнейшая информация: Раковина моллюска § Эволюция

Форма перламутра варьируется от группы к группе. В двустворчатые моллюски слой перламутра сформирован из монокристаллов в гексагональная плотная упаковка. В брюхоногие моллюски, кристаллы двойник, И в головоногие моллюски, они представляют собой псевдогексагональные монокристаллы, часто двойниковые.[9]

Коммерческие источники

Основными коммерческими источниками перламутра были жемчужница, пресноводная жемчужина мидии и в меньшей степени морское ушко, популярные своей прочностью и красотой во второй половине 19 века.

Широко использовались для жемчужных пуговиц, особенно в 1900-х годах, ракушки великих зеленых тюрбан улитка Турбо марморатус и большая верхняя улитка, Tectus niloticus. Международная торговля перламутром регулируется Конвенция о международной торговле видами дикой фауны и флоры, находящимися под угрозой исчезновения, соглашение подписали более 170 стран.[21]

Декоративное использование

Архитектура

Белая перламутровая мозаика на потолке Критерион Ресторан В Лондоне

И черный, и белый перламутр используются для архитектурный целей. Натуральный перламутр можно искусственно окрасить практически в любой цвет. Перламутр тессеры может быть разрезан на формы и ламинированный к керамика плитка или мрамор база. Тессеры укладываются вручную и плотно прижимаются друг к другу, создавая неправильную мозаику или узор (например, переплетение). Слоистый материал обычно имеет толщину около 2 миллиметров (0,079 дюйма). Тессеры тогда лакированный и полированный создание прочной и глянцевой поверхности.

Вместо мраморной или кафельной основы тессеры из перламутра можно приклеить к стекловолокно. В результате получается легкий материал, который обеспечивает бесшовную установку и неограниченный размер листа. Листы перламутра можно использовать на внутренних полах, внешних и внутренних стенах, столешницах, дверях и потолках. Легко вставляется в архитектурные элементы, такие как колонны или мебель.[нужна цитата ]

Мода

Браслет из перламутра

Перламутр кнопки используются в одежде как в функциональных, так и в декоративных целях. В Жемчужные короли и королевы являются сложным примером этого.

Перламутр также используется для украшения часов, ножей, оружия и украшений.

Музыкальные инструменты

Перламутровая инкрустация часто используется для музыки. ключи и другие декоративные мотивы на музыкальных инструментах. Много аккордеон и концертина тела полностью покрыты перламутром, а некоторые гитары накладки грифа или грифа из перламутра (а также некоторые гитары с пластиковыми вставками, имитирующими внешний вид перламутра). В Бузуки и баглама (Греческие щипковые струнные инструменты лютня семейство) обычно украшены перламутром, как и родственные ближневосточные уд (обычно около звуковые дыры и на задней панели инструмента). Луки струнных инструментов, таких как скрипка и виолончель Часто имеют перламутровую инкрустацию на лягушке. Традиционно используется на саксофон keytouches, а также кнопки клапанов трубы и другие духовые инструменты. Ближний Восток кубок барабан (дарбука) обычно украшается перламутром.

Огнестрельное оружие

Перламутр часто используется в декоративных рукоятках огнестрельного оружия и другой оружейной мебели.

Другой

Перламутр иногда используют для изготовления ложка посуда для икра, чтобы не портить вкус металлическими ложками.

Изготовлен перламутр

В 2012 году исследователи создали перламутр на основе кальция в лаборатории, имитируя естественный процесс его роста.[22]

В 2014 году исследователи использовали лазеры для создания аналога перламутра, гравируя сети волнистых трехмерных «микротрещин» на стекле. Когда слайды подвергались удару, микротрещины поглощали и рассеивали энергию, не давая стеклу разбиться. Сообщается, что в целом обработанное стекло было в 200 раз прочнее, чем необработанное.[23]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Значение перламутр в Dictionary.com.
  2. ^ а б Нудельман, Фабио; Готлив, Бат Ами; Аддади, Лия; Вайнер, Стив (2006). «Формирование раковины моллюска: нанесение на карту распределения компонентов органической матрицы, лежащих в основе одной арагонитовой таблетки в перламутре». Журнал структурной биологии. 153 (2): 176–87. Дои:10.1016 / j.jsb.2005.09.009. PMID  16413789.
  3. ^ Куиф Дж. П. Дофин Ю., Сорауф Дж. Э. (2011). Биоминералы и окаменелости во времени. Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN  9780521874731. OCLC  664839176.
  4. ^ Jackson, A.P .; Винсент, Дж. Ф. В.; Тернер, Р. М. (1988). «Механический дизайн из перламутра». Труды Королевского общества B: биологические науки (опубликовано 22 сентября 1988 г.). 234 (1277): 415–440. Bibcode:1988RSPSB.234..415J. Дои:10.1098 / rspb.1988.0056. JSTOR  36211. S2CID  135544277.
  5. ^ а б Abid, N .; Мирхалаф, М .; Бартелат, Ф. (2018). «Дискретно-элементное моделирование перламутровых материалов: влияние случайных микроструктур на локализацию деформации и механические характеристики». Журнал механики и физики твердого тела. 112: 385–402. Bibcode:2018JMPSo.112..385A. Дои:10.1016 / j.jmps.2017.11.003.
  6. ^ а б Abid, N .; Pro, J. W .; Бартелат, Ф. (2019). «Механика разрушения перламутровых материалов с использованием моделей с дискретными элементами: эффекты микроструктуры, границ раздела фаз и случайности». Журнал механики и физики твердого тела. 124: 350–365. Bibcode:2019JMPSo.124..350A. Дои:10.1016 / j.jmps.2018.10.012.
  7. ^ Мецлер, Ребекка; Абрехт, Майк; Олабиси, Ронке; Ариоса, Даниэль; Джонсон, Кристофер; Фрейзер, Брэдли; Медник, Сьюзен; Гилберт, PUPA (2007). «Архитектура столбчатого перламутра и значение механизма его образования». Письма с физическими проверками. 98 (26): 268102. Bibcode:2007PhRvL..98z8102M. Дои:10.1103 / PhysRevLett.98.268102. PMID  17678131.
  8. ^ Олсон, Ян; Коздон, Рейнхард; Вэлли, Джон; Гилберт, PUPA (2012). «Ультраструктура перламутра раковины моллюска коррелирует с температурой и давлением окружающей среды». Журнал Американского химического общества. 134 (17): 7351–7358. Дои:10.1021 / ja210808s. PMID  22313180.
  9. ^ а б c d Checa, Antonio G .; Рамирес-Рико, Хоакин; Гонсалес-Сегура, Алисия; Санчес-Навас, Антонио (2008). «Перламутр и ложный перламутр (листовой арагонит) у сохранившихся моноплакофоранов (= Tryblidiida: Mollusca)». Naturwissenschaften. 96 (1): 111–22. Дои:10.1007 / s00114-008-0461-1. PMID  18843476. S2CID  10214928.
  10. ^ Katti, Kalpana S .; Katti, Dinesh R .; Pradhan, Shashindra M .; Бхосле, Арундати (2005). «Блокировка тромбоцитов - ключ к прочности и прочности перламутра». Журнал материаловедения. 20 (5): 1097. Bibcode:2005JMatR..20.1097K. Дои:10.1557 / JMR.2005.0171.
  11. ^ Гош, Пижуш; Katti, Dinesh R .; Катти, Калпана С. (2008). «Минеральная и связанная с белком вода и механическое поведение контроля за фиксацией на межмолекулярных взаимодействиях в биологических нанокомпозитах». Журнал наноматериалов. 2008: 1. Дои:10.1155/2008/582973.
  12. ^ Моханти, Бедабибхас; Katti, Kalpana S .; Катти, Динеш Р. (2008). «Экспериментальное исследование наномеханики границы раздела минерал-белок в перламутре». Сообщения об исследованиях в области механики. 35 (1–2): 17. Дои:10.1016 / j.mechrescom.2007.09.006.
  13. ^ Гош, Пижуш; Katti, Dinesh R .; Катти, Калпана С. (2007). «Близость минералов влияет на механический ответ белков в биологических гибридных системах минерал-белок». Биомакромолекулы. 8 (3): 851–6. Дои:10.1021 / bm060942h. PMID  17315945.
  14. ^ Ховден, Роберт; Вольф, Стефан; Марин, Фредерик; Holtz, Meganc; Мюллер, Дэвид; Лара, Эстрофф (2015). «Выявлены наноразмерные процессы сборки в переходной зоне накропризматической раковины моллюска Pinna nobilis». Nature Communications. 6: 10097. arXiv:1512.02879. Bibcode:2015НатКо ... 610097H. Дои:10.1038 / ncomms10097. ЧВК  4686775. PMID  26631940.
  15. ^ Джексон, Д. Дж .; McDougall, C .; Woodcroft, B .; Moase, P .; Rose, R.A .; Кубе, М .; Reinhardt, R .; Рохсар, Д. С .; и другие. (2009). «Параллельная эволюция генных наборов перламутра у моллюсков». Молекулярная биология и эволюция. 27 (3): 591–608. Дои:10.1093 / молбев / msp278. PMID  19915030.
  16. ^ Аддади, Лия; Джостер, Дерк; Нудельман, Фабио; Вайнер, Стив (2006). «Формирование раковины моллюска: источник новых концепций для понимания процессов биоминерализации». ХимИнформ. 37 (16): 980–7. Дои:10.1002 / подбородок.200616269. PMID  16315200.
  17. ^ Шеффер, Тилман; Ионеску-Занетти, Кристиан; Прокш, Роджер; Фриц, Моника; Уолтерс, Дерон; Альмквист, Нильс; Заремба, Шарлотта; Белчер, Анджела; Смит, Бетти; Стаки, Гален (1997). «Формируется ли перламутр морского ушка путем гетероэпитаксиального зарождения или роста через минеральные мостики?». Химия материалов. 9 (8): 1731–1740. Дои:10.1021 / см 960429i.
  18. ^ Чека, Антонио; Картрайт, Джулиан; Виллинджер, Марк-Георг (2011). «Минеральные мостики в перламутре». Журнал структурной биологии. 176 (3): 330–339. Дои:10.1016 / j.jsb.2011.09.011. PMID  21982842.
  19. ^ Брюс Раннегар и С. Бенгтсон. "1.4" (PDF). Происхождение твердых частей - ранние окаменелости скелета.
  20. ^ Buckhorn Lagerstätte из Оклахомы Нажмите на фото для получения дополнительной информации.
  21. ^ Джессика Ходин, «Контрабандный шик: изделия из перламутра продаются с ограничениями на экспорт», В архиве 2010-11-25 на Wayback Machine New York Observer, 20 октября 2010 г.
  22. ^ Арон, Джейкоб (24 июля 2012 г.). «Искусственный перламутр по рецепту природы». Новый ученый.
  23. ^ «Сверхпрочное стекло на основе раковин моллюсков». Gizmag.com. Получено 2014-02-13.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка