Warum ist es fast unmöglich, ein Ei zwischen zwei Händen zu halten und entlang seiner langen Achse zu drücken? Professor Marc Andre Meyers war als Kind, das in Brasilien aufwuchs, zum ersten Mal verwirrt. Anschließend schlug er das Problem seinen Schülern vor, was zu der Arbeit Nature’s technical Ceramic führte: die Vogel-Eierschale‘ veröffentlicht heute in Journal of the Royal Society Interface.

Die Funktion der Eierschale besteht darin, den Embryo vor der Umwelt zu schützen, kann jedoch nicht zu stark sein, da das Küken sonst nicht ausbrechen und schlüpfen kann. Es besteht aus Calciumcarbonat, einem wichtigen Biomineral, das sich von Hydroxylapatit, dem mineralischen Bestandteil des Knochens, unterscheidet.

In der Studie wurden Eier unterschiedlicher Größe, von Wachtel bis Strauß, mit einem elektromechanischen System, das die Eier zwischen zwei Gummistücken komprimierte, auf ihre Festigkeit getestet. Wenn ein Ei auf diese Weise komprimiert wird, entwickeln sich Zugspannungen radial in der Schale. Erst wenn diese radiale Zugspannung ein kritisches Niveau erreicht, das der Zugfestigkeit von Calciumcarbonat entspricht, bricht das Ei.

Hühnereier hatten eine Druckfestigkeit von 100 lbs, während Straußeneier Werte von mehr als 1000 lbs ergaben. Größe und Schalendicke waren die wichtigsten Faktoren bei der Bestimmung der Schalenfestigkeit. Die Festigkeit von Eierschalen nimmt mit zunehmender Größe und damit Dicke ab, aber die zum Brechen des Eies erforderliche Kraft nimmt zu, da die Spannung (Kraft / Fläche) geringer ist.

Professor Meyers war froh, endlich eine Antwort auf die Frage zu haben, die ihn seit Jahren rätselt:

“ Wir haben das Paradox beantwortet, das mir vor fünfzig Jahren gestellt wurde, und das macht mich sehr glücklich. Dieses Papier enthüllte zum ersten Mal den Mechanismus, durch den die Eier brechen, wenn sie einer axialen Kompression ausgesetzt werden. Es ist nicht die Kompression durch meine Hände, die das Ei bricht, sondern die radial erzeugte Spannung.“

Als er über die Erweiterung der Arbeit sprach, sagte er:

„Wir möchten die Universalität unserer Gleichungen überprüfen, indem wir Eier aller Arten von Vögeln testen. Es gibt eine Vielzahl interessanter Vögel, die wir nicht getestet haben, weil ihre Eier schwer zu bekommen sind: Pinguine, Adler, Dinosaurier…“

Im Jahr 2015 betrug die Anzahl der in Amerika produzierten Tafeleier 83, 1 Milliarden. Von diesen werden voraussichtlich etwa 6,4% zwischen der Produktion und dem Erreichen des Verbrauchers beschädigt oder gebrochen. Und mit einem Dutzend Eiern im Durchschnitt $ 2.47 Dies entspricht einem Verlust von über einer Milliarde Dollar jährlich allein in den USA.

Das Verständnis der Biomechanik von Eierschalen war noch nie so wichtig.