選択された生体材料の構造と機械的特性

Structure and mechanical properties of selected biological materials.

• P-Y Chen
• A Y M Lin
• Y-S Lin
• Y Seki
• A G Stokes
• J Peyras
• E A Olevsky
• M A Meyers
• J McKittrick

抄録

鉱物化した生体組織は、自然がこれらの成分をどのように進化させ、多機能な目的に最適化してきたかを知ることができます。これらの鉱物成分はそれ自体は弱いが、有機マトリックスと相互作用して予想外の機械的特性を持つ材料を生成する。これらの材料の階層構造は、この強化の核心にあります。組織化された、層状の有機/無機構造、および多孔質および繊維状の要素の存在などの微細構造の特徴は、多くの生物学的構成要素に共通しています。有機と無機の部分は、分子レベルとミクロレベルで相乗的に相互作用し、機械的機能を向上させている。本論文では、アワビやアラガイの貝殻、節足動物の外骨格、角、牙、歯、鳥のくちばしなどの研究の最近の進展について報告する。

Mineralized biological tissues offer insight into how nature has evolved these components to optimize multifunctional purposes. These mineral constituents are weak by themselves, but interact with the organic matrix to produce materials with unexpected mechanical properties. The hierarchical structure of these materials is at the crux of this enhancement. Microstructural features such as organized, layered organic/inorganic structures and the presence of porous and fibrous elements are common in many biological components. The organic and inorganic portions interact at the molecular and micro-levels synergistically to enhance the mechanical function. In this paper, we report on recent progress on studies of the abalone and Araguaia river clam shells, arthropod exoskeletons, antlers, tusks, teeth and bird beaks.