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既堅(jiān)硬又柔韌開(kāi)心果殼竟是材料學(xué)“圣杯”！

2021-08-18 08:49:08 來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 閱讀量：11026

　　開(kāi)心果想必很多人都吃過(guò)，但是吃剩的開(kāi)心果殼應(yīng)該沒(méi)有多少人會(huì)在意。誰(shuí)又會(huì)想到，這小小的果殼，竟然是材料學(xué)“圣杯”！

　　開(kāi)心果(pistacia vera L.)又名阿月渾子，為漆樹(shù)科黃連木屬的多年生落葉果樹(shù)。有研究表示，開(kāi)心果果實(shí)富含維生素、礦物質(zhì)和抗氧化元素，具有低脂肪、低卡路里、高纖維的顯著特點(diǎn)，是一款非常適合食用的休閑食品，近年來(lái)已成為第五大堅(jiān)果作物。

　　且與其他需要人工開(kāi)口否則很難取用的堅(jiān)果相比，開(kāi)心果在自然成熟后就會(huì)自動(dòng)裂開(kāi)，方便食用，這也是開(kāi)心果名字的由來(lái)原因。但是在食用的時(shí)候，我們總不可避免的會(huì)遇到幾顆“不開(kāi)心”的開(kāi)心果。這時(shí)候，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，開(kāi)心果那看似薄薄的一層殼，竟然如此堅(jiān)固。

　　來(lái)自University of Natural Resources and Life Sciences Vienna學(xué)校的Notburga Gierlinger課題組發(fā)現(xiàn)了這一奇妙的現(xiàn)象并十分感興趣，最終，他們發(fā)現(xiàn)了開(kāi)心果殼的“秘密”。

　　課題組以“Twist and lock: nutshell structures for high strength and energy absorption”為題，深入研究了核桃和開(kāi)心果的果殼，揭示了兩種堅(jiān)果殼細(xì)胞在厚度和俯仰角方面表現(xiàn)出差異，解釋了納米級(jí)的不同機(jī)械性能，突出了細(xì)胞形式及其互鎖方式以及細(xì)胞壁組成和結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)械保護(hù)的作用。

　　為了找出是什么原因讓堅(jiān)果如此難以破裂，課題組使用微型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀和電子顯微鏡、原子力顯微鏡和紅外顯微鏡在納米尺度上檢查了核桃殼和開(kāi)心果殼的碎片。研究發(fā)現(xiàn)，與核桃殼中的細(xì)胞一樣，開(kāi)心果殼中的互鎖細(xì)胞與 14 個(gè)相鄰的細(xì)胞相連。兩個(gè)殼中的細(xì)胞也有堅(jiān)韌的細(xì)胞壁，里面裝滿(mǎn)了螺旋狀的微纖維線(xiàn)圈。但拉伸強(qiáng)度測(cè)試表明，開(kāi)心果殼材料要強(qiáng)得多，這可能是因?yàn)樗募?xì)胞的裂片數(shù)量是核桃細(xì)胞的三倍，這使它們相互鎖定的表面積增加了30%。與核桃細(xì)胞不同，開(kāi)心果細(xì)胞通過(guò)球形關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)連接，類(lèi)似于人類(lèi)髖關(guān)節(jié)。相關(guān)論文發(fā)表在《Royal Society Open Science》。

　　開(kāi)心果殼結(jié)合了剛度和韌性，如果能夠進(jìn)一步了解原理并將之運(yùn)用在材料學(xué)中，將會(huì)成為制造安全頭盔和汽車(chē)保險(xiǎn)杠等減震裝置的理想選擇。

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