Was wären die Eigenschaften von Materialien aus Napfschneckenzähnen?

Napfzähne sind angeblich eines der stärksten biologisch erzeugten Materialien. Leider ist es derzeit nicht möglich, dieses Material in ausreichend großen Mengen herzustellen, um es für viele Zwecke zu verwenden.

Was wäre jedoch, wenn Sie die Möglichkeit hätten, Napfschneckenzahnmaterial in großen Mengen zu züchten, welche Anwendungen hätte es und was könnten seine makroskopischen Eigenschaften sein?

Mich interessiert besonders, wofür Sie es in einer mittelalterlichen Umgebung verwenden könnten (z. B. für Rüstungen und Waffen), vorausgesetzt, Sie hätten auch Zugang zu billigen Mitteln zur Herstellung anderer superstarker biologisch hergestellter Substanzen wie Spinnenseide.

Ich denke darüber nach, es in einer Fantasy-Umgebung zu verwenden, habe aber sehr wenig Ahnung, welche Eigenschaften es tatsächlich haben würde, außer der Tatsache, dass es sogar stärker als Spinnenseide sein soll. Während Spinnenseide in makroskopischen Mengen produziert wird, scheinen Napfschneckenzähne leider nur in mikroskopischen Mengen zu existieren, was bedeutet, dass Sie versuchen müssen, ihre Eigenschaften zu extrapolieren.

Ich interessiere mich dafür, wie seine Qualitäten im Vergleich zu anderen Materialien wie Metall aussehen und welche Materialien es ersetzen könnte, wenn man Zugang zu den modernsten Materialien annimmt.

Es ist wahrscheinlich in Ihrem besten Interesse, das Papier nachzuschlagen, in dem sie Napfschneckenzähne getestet haben. Ich kann mir nicht vorstellen, dass Sie wissen, wie Sie die Frage anders beantworten sollen.

Geothyte (das ihre Zähne macht) ist nur etwa so stark wie Ihre Standard-Kalzite, daher würde es der Verwitterung durch Stöße nicht unbedingt standhalten und als Baumaterial leicht abgenutzt / verwittert werden. Ich werde es versuchen zu beantworten.
Aber warum sagen dann alle, Napfschneckenzähne seien das stärkste Naturmaterial?
Stärkstes organisches Material: Es ist ein von Tieren hergestelltes Material, das so stark wie Stein ist.
Ja, aber es soll stärker sein als Spinnenseide, und Spinnenseide ist stärker als Stahl und Kevlar.
Dies ist ein besserer Link, ich glaube, dies enthält tatsächlich die Forschung zu Napfschneckenzähnen rsif.royalsocietypublishing.org/content/12/105/20141326
Denken Sie daran, dass "Stärke" wie "Intelligenz" ist. Sie können so tun, als würden Sie es durch eine einfache Zahl darstellen, sagen, dass eine Sache stärker ist als die andere, aber das ist nicht wirklich der Fall. Es gibt verschiedene Arten von Festigkeit, Zug vs. Druck vs. Streckgrenze. So können Limpet Teeth in einer Achse "stark" sein, ohne unbedingt gut darin zu sein, Dinge damit zu bauen. Ich meine, Spinnenseide ist stark, aber man macht keine Schwerter daraus.
@DanSmolinske Ja, ich weiß, aber da die Zähne von Napfschnecken in gewisser Weise wirklich stark sind, könnten sie wahrscheinlich einige Anwendungen haben, wenn Sie große Mengen des Materials produzieren könnten.
Sicher, aber Beton ist einfacher. Die Industrie bläst die Ernte von Naturprodukten weg, sobald die Gesellschaft die Infrastruktur dafür hat.
@JDługosz In diesem Umfeld haben die Menschen die Methoden, große Mengen der meisten biologisch hergestellten Substanzen sehr billig herzustellen, aber das ist nicht unbedingt relevant.
Sie würden es verwenden, anstatt Stein abzubauen. Der Teil "stärker als Seide" lässt mich glauben, dass Sie nichts über verschiedene Verwendungen von "stark" wissen. Ich bezweifle ernsthaft, dass eine steinähnliche Substanz in Bezug auf die Zugfestigkeit gut abschneiden würde .
Wahrscheinlich zutreffender als das genaue Material von Napfschneckenzähnen ist die Konstruktionsmethode. Muschelschalen sind beispielsweise ein besonders widerstandsfähiger Schutz. Dies ist teilweise darauf zurückzuführen, wie die materielle Organisation und Schichtung des Perlmutts en.wikipedia.org/wiki/Nacre Die Materialien sind nicht besonders einzigartig oder hart, aber die Art und Weise, wie der Organismus alles zusammenfügt, macht die Schale ziemlich hart & robust.
Ich denke, dass aus praktischer Sicht die Zähne von Napfschnecken nur dann nützlich sein könnten, wenn wir irgendwann in der Zukunft gentechnisch veränderte Biomaschinen haben und Sie möchten, dass sich Ihre Maschine semipermanent an etwas anderes anheftet. In diesem Zusammenhang sprechen Sie wirklich davon, entweder künstliche Napfschnecken herzustellen oder Napfschnecken so zu verändern, dass sie ein anderes Verhalten haben. Weder das Ernten des eigentlichen Materials selbst, denn das eigentliche Material ist nicht so erstaunlich. Was für die Napfschnecke funktioniert, ist die Art und Weise, wie sie dieses Material verwendet – außerhalb dieses Zusammenhangs ist es möglicherweise nicht nützlich.
@JDługosz Hast du die Artikel gelesen, es hat tatsächlich eine stärkere Zugfestigkeit als Spinnenseide, die sie speziell auf Zugfestigkeit getestet haben. Das Testen war schwierig, da sie mikroskopische Größenskalen testeten.
Zugfestigkeitsprüfung an einem abgefrästen Zahnfüllung: interessant. Ich frage mich jedoch immer noch über Faktoren bezüglich der Skalierung.

Antworten (1)

Ich denke, dieses Zitat aus dem Artikel, auf den @VakusDrake in den Kommentaren oben verlinkt hat ( http://rsif.royalsocietypublishing.org/content/12/105/20141326 ), fasst es zusammen (meine Hervorhebung):

„Diese Beobachtungen unterstreichen eine absolute Materialzugfestigkeit, die die höchste ist, die für ein biologisches Material aufgezeichnet wurde, die die hohe Festigkeit von Spinnenseide übertrifft, die derzeit als das stärkste natürliche Material gilt, und sich Werten nähert, die mit denen der stärksten künstlichen Fasern vergleichbar sind .“

Das ist also Ihre Antwort - die Eigenschaften wären fast so stark wie die stärksten künstlichen Fasern. Dies ist jedoch nur im kleinen Maßstab, und es kann sein, dass der Versuch, beispielsweise große Kabel aus den Fasern herzustellen, unpraktisch ist.

und eine weitere Referenz en.wikipedia.org/wiki/Limpet#Teeth (4,6 GPa in Spannung). Ich nehme an, dass sie auch relativ hart sind. Napfzähne sind ein mineralisch/organischer Verbundwerkstoff. Die angegebene Zugfestigkeit gilt für den Anteil des organischen Materials. Die mineralischen Einschlüsse besitzen eine viel geringere Zugfestigkeit, aber eine viel höhere Härte.
Im Vergleich dazu arbeiten Menschen mit Verbundwerkstoffen mit viel höheren Materialfestigkeiten. Für kritische Rollen verwenden wir Fasern wie Bornitride (anorganisch) mit einer Zugfestigkeit von etwa 33 GPa unter Spannung. Ich kenne die Härte von Napfschneckenzähnen nicht, aber menschliche Verbundwerkstoffe, die sich mit Härte befassen, haben eine breite Palette von Materialien zu verwenden, die viel härter als Napfschneckenzähne sind. - Welches Material für eine bestimmte Anwendung verwendet wird, wird anhand einer Kosten-Nutzen-Analyse ermittelt.
@ Jim2B Ich gehe für die Zwecke der Frage davon aus, dass die Leute den Teil der Struktur mit den nützlichsten Eigenschaften selektiv wachsen lassen könnten. Was Bornitrate betrifft, wenn sie so viel stärker sind als Stahl und Kevlar, warum werden sie dann nicht für viele Zwecke anstelle dieser Dinge verwendet? Sind sie einfach viel zu teuer?
VakusDrake, sie sind schwierig zu handhaben und chemisch reaktiv, also neigen sie dazu, mit der Kompositmatrix zu reagieren. Dies macht ihre Verwendung teuer. Bornitrid wird also nur dann eingesetzt, wenn der Nutzen diese Kosten überwiegt. Wir verwenden Materialien wie Saphir-, Glas-, Kohlenstoff- usw. Fasern für weniger anspruchsvolle Anwendungen. Auch diese Fasermaterialien haben eine sehr gute Zugfestigkeit, aber in der Regel keine anderen von uns gewünschten Volumeneigenschaften, weshalb sie in einem Verbund kombiniert werden. Dadurch können wir Materialeigenschaften nach unseren Bedürfnissen mischen und anpassen.
Da also biologisch erzeugte Materialien billig sind, wird die Tatsache, dass Bornitrid billiger ist, wahrscheinlich keine Rolle spielen. Ich denke immer noch, dass es interessant sein könnte, wenn Sie Bornitrid für wirklich teure Rüstungen oder so etwas verwenden könnten ...
Was wären die Eigenschaften von Materialien aus Napfschneckenzähnen?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v