ルース-ミルン著王立協会
なぜ両手の間に卵を保持し、その長軸に沿って押すと、壊れることがほとんど不可能になるのですか? Marc Andre Meyers教授は、ブラジルで育った子供の頃にこのことに最初に困惑しました。 彼はその後、論文”自然の技術的なセラミック”をもたらした彼の学生に問題を提案しました: “鳥の卵殻”は今日、王立協会のジャーナルに掲載されました。
卵殻の機能は、環境から胚を保護することですが、それ以外の場合はひよこが抜け出すと孵化することができないだろう強すぎることはできません。 これは、骨のミネラル成分であるハイドロキシアパタイトとは異なる重要なバイオミネラルである炭酸カルシウムでできています。
この研究では、ウズラからダチョウまでの異なるサイズの卵を、2つのゴム片の間で卵を圧縮する電気機械システムを用いてその強度を試験した。 卵がこのように圧縮されると、引張応力は殻の中で放射状に発達する。 この半径方向の引張応力が炭酸カルシウムの引張強さに等しい臨界レベルに達したときにのみ、卵が壊れます。
鶏の卵は100ポンドの圧縮強度を有することが判明したが、ダチョウの卵は1000ポンド以上の値を示した。 大きさと殻の厚さは殻の強度を決定する上で最も重要な要因であった。 卵殻の強度は大きさや厚さの増加とともに減少しますが、応力(力/面積)が少ないため、卵を破壊するのに必要な力が増加します。
マイヤーズ教授は、最終的に何年も彼を困惑させてきた質問への答えを持って喜んでいました:
“私たちは50年前に私に提起されたパラドックスに答えました、そしてそれは私をとても幸せにします。 軸方向圧縮を受けたときに卵が壊れるメカニズムを初めて明らかにした。 卵を壊すのは私の手による圧迫ではなく、放射状に緊張が発生しました。”
仕事の拡大について話して、彼は言った:
“私たちは、あらゆる種類の鳥の卵をテストすることによって、私たちの方程式の普遍性をチェックしたいと思 ペンギン、ワシ、恐竜…”
2015年にアメリカで生産されたテーブルの卵の数は831億でした。 これらのうち、約6.4%は、生産と消費者に到達する間に損傷または破損すると予想されます。 そして、dozen2.47を平均するダースの卵で、これは米国だけで年間10億ドル以上の損失に相当します。
卵殻の生体力学を理解することはそれほど重要ではありませんでした。
より多くの情報:Eric N.Hahn et al. Nature’s technical ceramic:the avian eggshell,Journal of The Royal Society Interface(2017).2017年に発表された。 ドイ:10.1098/rsif。2016.0804
ジャーナル情報:Journal of The Royal Society Interface
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