miért tartja a tojást két kéz között, és nyomja a hosszú tengely mentén, hogy szinte lehetetlen megtörni? Marc Andre Meyers professzort először zavarba ejtette ez, amikor Brazíliában nőtt fel. Ezt követően javasolta a problémát diákjainak, ami a Nature MŰSZAKI kerámiáját eredményezte: a madár tojáshéj ma megjelent a Journal of the Royal Society Interface-ben.

a tojáshéj feladata, hogy megvédje az embriót a környezettől, de nem lehet túl erős, különben a fióka nem lenne képes kitörni és kikelni. Kalcium-karbonátból készül, amely fontos biominerális anyag, amely különbözik a hidroxiapatittól, a csont ásványi összetevőjétől.

a vizsgálatban a fürjtől a struccig terjedő különböző méretű tojásokat elektromechanikus rendszerrel tesztelték, amely a tojásokat két darab gumi közé tömörítette. Amikor egy tojást ilyen módon összenyomnak, a héjban sugárirányban húzófeszültség alakul ki. A tojás csak akkor szakad meg, ha ez a sugárirányú húzófeszültség eléri a kritikus szintet, amely megegyezik a kalcium-karbonát szakítószilárdságával.

a csirketojások nyomószilárdsága 100 font, míg a strucctojások értéke több mint 1000 font volt. A méret és a héj vastagsága volt a legfontosabb tényező a héj szilárdságának meghatározásában. A tojáshéj erőssége a méret és így a vastagság növekedésével csökken, de a tojás megtöréséhez szükséges erő növekszik, mivel a stressz (erő/terület) kisebb.

Meyers professzor örült, hogy végre választ kapott arra a kérdésre, amely évek óta rejtélyes:

“megválaszoltuk azt a paradoxont, amelyet ötven évvel ezelőtt feltettek nekem, és ez nagyon boldoggá tesz. Ez a cikk először feltárta azt a mechanizmust, amellyel a tojások axiális tömörítésnek vannak kitéve. Nem a kezem által végzett tömörítés töri meg a tojást, hanem a sugárirányban generált feszültség.”

a munka bővítéséről szólva azt mondta:

“szeretnénk ellenőrizni egyenleteink egyetemességét mindenféle madár tojásának tesztelésével. Számos érdekes madár létezik, amelyeket nem teszteltünk, mert tojásaikat nehéz elérni: pingvinek, sasok, dinoszauruszok…”

2015-ben az Amerikában termelt étkezési tojások száma 83, 1 milliárd volt. Ezeknek nagyjából 6,4% – a várhatóan megsérül vagy megszakad a termelés és a fogyasztó elérése között. Egy tucat tojás átlagosan 2,47 dollár, ami évente több mint egymilliárd dolláros veszteséget jelent csak az Egyesült Államokban.

a tojáshéj biomechanikájának megértése még soha nem volt ilyen fontos.