Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
«Перламутр» перенаправляется сюда. Для использования в других целях, см Перламутр (значения) .
Радужный перламутр внутри раковины наутилуса
Часть серии по
Ракушки
Shell Island 1985.jpg
Раковины моллюсков
О раковинах моллюсков
Другие ракушки

Перламутр ( / п eɪ к ər / NAY -kər также / п æ к г ə / NAK -rə ), [1] , также известный как перламутр , представляет собой органический-неорганический композитный материал , произведенный некоторыми моллюсками , как внутренняя слой оболочки ; это также материал, из которого состоит жемчуг . Он сильный, упругий и переливающийся .

Перламутр встречается в древнейших родословных двустворчатых , брюхоногих и головоногих моллюсков . Тем не менее, внутренний слой в подавляющем большинстве раковин моллюсков волнообразный , а не перламутровый, и это обычно приводит к не перламутровому блеску или, реже, к немерламутровому блеску, например, к структуре пламени, как у раковин жемчуга.

Наружный слой культивированного жемчуга и внутренний слой раковин жемчужных устриц и пресноводных жемчужин выполнены из перламутра. Другие семейства моллюсков, которые имеют перламутровый внутренний слой раковины, включают морских брюхоногих моллюсков, таких как Haliotidae , Trochidae и Turbinidae .

Физические характеристики [ править ]

Структура и внешний вид [ править ]

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

Перламутр состоит из гексагональных пластинок арагонита (форма карбоната кальция ) шириной 10–20  мкм и толщиной 0,5 мкм, расположенных в непрерывной параллельной пластине . [2] В зависимости от вида таблетки различаются по форме; у ушной раковины таблетки 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 (поверхности раздела), состоящей из эластичных биополимеров (таких как хитин , люстрин и подобный шелку).белки ). Эта смесь хрупких пластинок и тонких слоев эластичных биополимеров делает материал прочным и эластичным, с модулем Юнга 70  ГПа и пределом текучести примерно 70 МПа (в сухом состоянии). [4] Прочность и упругость, вероятно, также обусловлены адгезией за счет «кирпичной кладки» пластин, которая препятствует распространению поперечных трещин. Эта структура, охватывающая несколько размеров по длине, значительно увеличивает ее прочность , делая ее почти такой же прочной, как кремний . [5]

Статистическая вариация пластинок отрицательно влияет на механические характеристики (жесткость, прочность и поглощение энергии), поскольку статистическая вариация ускоряет локализацию деформации. [6] Однако отрицательные эффекты статистических вариаций могут быть компенсированы интерфейсами с большой деформацией при разрушении, сопровождающейся деформационным упрочнением. [6] С другой стороны, трещиностойкость перламутра увеличивается с умеренными статистическими отклонениями, что создает жесткие области, где трещина закрепляется. [7] Но более высокие статистические вариации создают очень слабые области, которые позволяют трещине распространяться без особого сопротивления, вызывая снижение вязкости разрушения. [7]Исследования показали, что эти слабые структурные дефекты действуют как диссипативные топологические дефекты, связанные с упругим искажением. [8]

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

Кристаллографическая ось c направлена ​​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. [9] [10] В двустворчатых и головоногих, в b- точках оси в направлении роста оболочки, тогда как в моноплакофорах она является Оу , что этот путь наклонен. [11] Сцепление кирпичей из перламутра имеет большое влияние как на механизм деформации, так и на ее прочность. [12] Кроме того, граница раздела минерал-органика приводит к повышению упругости и прочности органических прослоек. [13] [14] [15]

Формирование [ править ]

Формирование перламутра до конца не изучено. Начальная сборка, наблюдаемая у Pinna nobilis , обусловлена ​​агрегацией наночастиц (~ 50–80 нм) в органической матрице, которые образуют волокнообразные поликристаллические конфигурации. [16] Число частиц последовательно увеличивается и, когда достигается критическая упаковка, они сливаются в пластинки раннего перламутра. Рост перламутра опосредуется органическими веществами, контролирующими начало, продолжительность и форму роста кристаллов. [17] Считается, что отдельные арагонитовые «кирпичи» быстро вырастают на всю высоту перламутрового слоя и расширяются, пока не упираются в соседние кирпичи. [11] Это создает гексагональную плотную упаковку, характерную для перламутра. [11]Кирпичи могут образовываться на случайно распределенных элементах внутри органического слоя [18], четко определенных расположениях белков [2] или могут расти эпитаксиально из минеральных мостиков, идущих от лежащей под ним таблетки. [19] [20] 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. арагонит. [21]

Функция [ править ]

Ископаемая наутилоидная раковина с оригинальным радужным перламутром в ископаемом асфальтовом известняке, Оклахома . Датируется поздним периодом Среднего Пенсильвании , что делает его самым старым в мире месторождением с окаменелостями арагонитового перламутра. [22]

Перламутр секретируется эпителиальных клеток в ткани мантии различных моллюсков. Перламутр непрерывно наносится на внутреннюю поверхность ракушки, переливающийся перламутровый слой , широко известный как перламутр . Слои перламутра сглаживают поверхность раковины и помогают защитить мягкие ткани от паразитов и повреждающего мусора, засыпая их последовательными слоями перламутра, образуя либо пузырчатую жемчужину, прикрепленную к внутренней части раковины, либо свободную жемчужину в тканях мантии. Этот процесс называется энцистацией, и он продолжается, пока живет моллюск.

В разных группах моллюсков [ править ]

Дополнительная информация: раковина моллюска § Эволюция

Форма перламутра варьируется от группы к группе. У двустворчатых моллюсков слой перламутра образован монокристаллами в гексагональной плотной упаковке . У брюхоногих моллюсков кристаллы двойниковые , а у головоногих - псевдогексагональные монокристаллы, часто двойниковые. [11]

Коммерческие источники [ править ]

Основными коммерческими источниками перламутра были жемчужницы , пресноводные жемчужные мидии и, в меньшей степени, морское ушко , популярные во второй половине XIX века своей прочностью и красотой.

Широко использовались для жемчужных пуговиц, особенно в 1900-х годах, раковины большой зеленой улитки Turbo marmoratus и большой верхней улитки Tectus niloticus . Международная торговля перламутром регулируется Конвенцией о международной торговле видами дикой фауны и флоры , находящимися под угрозой исчезновения , соглашением, подписанным более чем 170 странами. [23]

Декоративное использование [ править ]

  • Галерея

  • Алтарь , около 1520 г., с широким использованием резного перламутра.

  • Фляга с перламутровым порохом , около 1750 года, в основном состоящая из полированной раковины большой морской улитки Turbo marmoratus .

  • Инкрустация перламутровыми тессерами , Багдадский павильон, дворец Топкапы , Стамбул .

  • Перламутровая раковина превратилась в декоративный объект.

  • Перламутровый кулон с гравировкой Соломоновы Острова 1838 г.

Архитектура [ править ]

Белая перламутровая мозаика на потолке ресторана Criterion в Лондоне

В архитектурных целях используют как черный, так и белый перламутр . Натуральный перламутр можно искусственно окрасить практически в любой цвет. Перламутр тессеры может быть разрезан на заготовки , и ламинируют с керамической плитки или мрамора базы. Тессеры складываются вручную и плотно прилегают друг к другу, создавая неправильную мозаику или узор (например, переплетение). Слоистый материал обычно имеет толщину около 2 миллиметров (0,079 дюйма). Затем мозаику покрывают лаком и полируют, создавая прочную и глянцевую поверхность.

Вместо того, чтобы использовать мраморную или плиточную основу, тессеры из перламутра можно приклеить к стекловолокну . 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. [ необходима цитата ]

Мода [ править ]

Браслет из перламутра

Перламутровые пуговицы используются в одежде как в функциональных, так и в декоративных целях. В Жемчужные короли и королевы являются сложный пример.

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

Музыкальные инструменты [ править ]

Перламутровая инкрустация часто используется для нотных клавиш и других декоративных мотивов на музыкальных инструментах. Многие аккордеоны и концертина тело полностью покрыто перламутром, и некоторые гитары имеют гриф или бабка инкрустации сделаны из перламутра (а также некоторые гитары , имеющие пластиковые вкладыши , предназначенных для имитации внешнего вида перламутра). Бузуки и baglamas (греч щипковых инструментов лютни семьи) , как правило , имеют перламутр украшения, как и связанная с этим Ближневосточный уде (обычно приблизительно звуковых отверстий и на задней панели прибора). ЛукиСтрунные инструменты, такие как скрипка и виолончель, часто имеют перламутровую инкрустацию на лягушке. Он традиционно используется на клавишах саксофона , а также на кнопках клапанов труб и других духовых инструментов. Ближневосточный кубковый барабан (дарбука) обычно украшается перламутром.

Огнестрельное оружие [ править ]

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

Другое [ править ]

Из перламутра иногда делают ложку для икры , чтобы не портить вкус металлическими ложками.

Искусственный перламутр [ править ]

В 2012 году исследователи создали перламутр на основе кальция в лаборатории, имитируя естественный процесс его роста. [24]

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. [25]

См. Также [ править ]

  • Аммолит
  • Раковина моллюска
  • Жемчужина
  • Raden

Ссылки [ править ]

  1. ^ Определение перламутра на dictionary.com .
  2. ^ a b 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. DOI : 10.1016 / j.jsb.2005.09.009 . PMID  16413789 .
  3. ^ Cuif JP Dauphin Y., Sorauf JE (2011). Биоминералы и окаменелости во времени . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 9780521874731. OCLC  664839176 .
  4. ^ Джексон, AP; Винсент, JF V; Тернер, RM (1988). «Механический дизайн из перламутра». Труды Королевского общества B: биологические науки (опубликовано 22 сентября 1988 г.). 234 (1277): 415–440. Bibcode : 1988RSPSB.234..415J . DOI : 10,1098 / rspb.1988.0056 . JSTOR 36211 . S2CID 135544277 .  
  5. ^ Гим, Дж; Schnitzer, N; Выдра, Лаура (2019). «Механика наномасштабной деформации выявляет упругость перламутра раковины Pinna nobilis» . Nature Communications . 10 : 4822. DOI : 10.1038 / s41467-019-12743-Z .
  6. ^ a b 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 . DOI : 10.1016 / j.jmps.2017.11.003 .
  7. ^ a b Abid, N .; Pro, JW; 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 . DOI : 10.1016 / j.jmps.2018.10.012 .
  8. ^ Беляев, Н .; Zöllner, D .; Pacureanu, A .; Засланский, П .; Злотников, И. (2021). «Динамика топологических дефектов и структурная синхронизация в формирующейся периодической ткани». NaturePhysics . 124 : 350–365. DOI : 10.1038 / s41567-020-01069-Z .
  9. ^ Мецлер, Ребекка; Абрехт, Майк; Олабиси, Ронке; Ариоса, Даниэль; Джонсон, Кристофер; Фрейзер, Брэдли; Медный мастер, Сьюзен ; Гилберт, PUPA (2007). «Архитектура столбчатого перламутра и значение механизма его образования». Письма с физическим обзором . 98 (26): 268102. Bibcode : 2007PhRvL..98z8102M . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.98.268102 . PMID 17678131 . 
  10. ^ 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. DOI : 10.1021 / ja210808s . PMID 22313180 . 
  11. ^ a b c d Checa, Антонио Дж .; 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. DOI : 10.1007 / s00114-008-0461-1 . PMID 18843476 . S2CID 10214928 .  
  12. ^ Катти, 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 . DOI : 10.1557 / JMR.2005.0171 .
  13. ^ Гош, Пиджуш; Katti, Dinesh R .; Катти, Калпана С. (2008). «Минеральная и связанная с белками вода и механическое поведение контроля защелкивающего действия на белково-минеральных интерфейсах в биологических нанокомпозитах» . Журнал наноматериалов . 2008 : 1. дои : 10,1155 / 2008/582973 .
  14. ^ Моханти, Бедабибхас; Katti, Kalpana S .; Катти, Динеш Р. (2008). «Экспериментальное исследование наномеханики границы раздела минерал-белок в перламутре». Сообщения исследований механики . 35 (1-2): 17. DOI : 10.1016 / j.mechrescom.2007.09.006 .
  15. ^ Гош, Пиджуш; 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. DOI : 10.1021 / bm060942h . PMID 17315945 . 
  16. ^ Ховден, Роберт; Вольф, Стефан; Марин, Фредерик; Holtz, Meganc; Мюллер, Дэвид; Лара, Эстрофф (2015). «Обнаружены процессы наноразмерной сборки в зоне накропризматического перехода раковин моллюска Pinna nobilis» . Nature Communications . 6 : 10097. arXiv : 1512.02879 . Bibcode : 2015NatCo ... 610097H . DOI : 10.1038 / ncomms10097 . PMC 4686775 . PMID 26631940 .  
  17. ^ Джексон, диджей; McDougall, C .; Woodcroft, B .; Moase, P .; Роза, РА; 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. DOI : 10.1093 / molbev / msp278 . PMID 19915030 . 
  18. ^ Аддади, Лия; Джостер, Дерк; Нудельман, Фабио; Вайнер, Стив (2006). «Формирование раковины моллюска: источник новых концепций для понимания процессов биоминерализации». ХимИнформ . 37 (16): 980–7. DOI : 10.1002 / chin.200616269 . PMID 16315200 . 
  19. ^ 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 зародышеобразования или путем роста через минеральные мостики?» . Химия материалов . 9 (8): 1731–1740. DOI : 10.1021 / cm960429i .
  20. ^ Checa, Антонио; Картрайт, Джулиан; Виллинджер, Марк-Георг (2011). «Минеральные мостики в перламутре». Журнал структурной биологии . 176 (3): 330–339. DOI : 10.1016 / j.jsb.2011.09.011 . PMID 21982842 . 
  21. ^ Брюс Раннегар и S Bengtson. «1.4» (PDF) . Происхождение твердых частей - ранние окаменелости скелета .
  22. ^ Buckhorn Lagerstätte из Оклахомы. Щелкните по фото для получения дополнительной информации.
  23. ^ Джессика Hodin, «Контрабанда Chic: перламутровые товары Продажа с экспортными ограничениями» , архивации 2010-11-25 в Вайбаке машина New York Observer, 20 октября 2010
  24. ↑ Арон, Джейкоб (24 июля 2012 г.). «Искусственный перламутр по рецепту природы» . Новый ученый .
  25. ^ "Сверхпрочное стекло на основе раковин моллюсков" . Gizmag.com . Проверено 13 февраля 2014 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • 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 . DOI : 10.1016 / j.jmps.2017.11.003 .
  • Bruet, B .; Ци, HJ; Бойс, MC; Панас, Р .; Tai, K .; Frick, L .; Ортис, К. (2005). «Наноразмерная морфология и отпечатки отдельных перламутровых таблеток брюхоногого моллюска Trochus niloticus » (PDF) . J. Mater. Res . 20 (9): 2400. Bibcode : 2005JMatR..20.2400B . DOI : 10.1557 / JMR.2005.0273 .
  • Checa, Antonio G .; Джулиан Картрайт, Марк-Георг Виллинджер и Стивен М. Стэнли (6 января 2009 г.), «Ключевая роль поверхностной мембраны в том, почему брюхоногий перламутр растет в башнях» ; Слушания Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки , Vol. 106, № 1. DOI : 10.1073 / pnas.0808796106 .
  • Frýda, J .; Bandel, K .; Фридова, Б. (2009). «Кристаллографическая текстура позднетриасового перламутра брюхоногих моллюсков: свидетельство долговременной стабильности механизма, контролирующего его формирование» . Бюллетень наук о Земле . 84 (4): 745–754. DOI : 10,3140 / bull.geosci.1169 .
  • Lin, A .; Мейерс, Массачусетс (15 января 2005 г.). «Рост и структура раковины морского ушка». Материаловедение и инжиниринг . 390 (1–2): 27–41. DOI : 10.1016 / j.msea.2004.06.072 .
  • Майер, Г. (2005). «Жесткие биологические системы как модели для синтетических композитов». Наука . 310 (5751): 1144–1147. Bibcode : 2005Sci ... 310.1144M . DOI : 10.1126 / science.1116994 . PMID  16293751 . S2CID  19079526 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Предметы с перламутром в базе данных онлайн-коллекций Исторического общества Статен-Айленда