自然にインスパイアされたエンジニアリング

カタツムリの歯：地球上で最も強い天然素材

研究者たちは、リムペットと呼ばれる巻貝の歯が、地球上で最も強い天然素材であることを発見しました。この発見は画期的で、クモの糸やダイヤモンドなどの既存の天然素材の強度を、特定の面で凌駕しています。

リムペットは、餌を食べるときに歯を使って岩を掘り出します。彼らの歯は、歯がちりばめられた舌である歯舌にあります。歯舌は非常に強く耐久性があり、リムペットが岩を簡単にすりつぶすことができます。

科学者たちは、カタツムリの歯は、タンパク質マトリックスに包まれたゲータイトナノファイバーの混合物で構成されていることを突き止めました。ゲータイトは鉄を含む結晶で、タンパク質マトリックスは歯にさらなる強度と柔軟性を与えます。

テストの結果、リムペットの歯は、ほとんどのクモの糸よりも約5倍強いことがわかりました。また、ケブラーよりも強く、最高品質の炭素繊維に匹敵します。実際、この素材でできたスパゲッティ1本で、約3,300個の1ポンドの砂糖袋を持ち上げることができます。

カタツムリの歯の強度の発見は、工学分野に新しい可能性をもたらしました。エンジニアは現在、強くて耐久性のある素材、構造物、さらには機械を開発するための潜在的な自然のコンサルタントとしてカタツムリを探しています。

カタツムリの歯は、今日まで発見された中で最も強い天然素材ですが、ダイヤモンドよりも多くの応力に耐えることができる他のまれな天然素材も存在します。以下に示します。

材料の強度について議論するときは、引張強度と硬度を区別することが重要です。引張強度は、物体が引き裂かれることに耐える能力を指し、硬度は引っかいたり切ったりすることへの抵抗を指します。カタツムリの歯は優れた引張強度を持っていますが、ダイヤモンドほど硬くはありません。

カタツムリの歯の強度の発見は、自然の驚くべき多様性と回復力の証です。これらの小さな生き物は、エンジニアが強く耐久性のある素材を開発するための新しい可能性を探求することを促す、驚くべき適応能力を進化させてきました。