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既堅硬又柔韌 開心果殼竟是材料學“圣杯”！
2021年08月17日 15:53:14
來源：化工儀器網 作者：楊 點擊量：7545
開心果想必很多人都吃過，但是吃剩的開心果殼應該沒有多少人會在意。誰又會想到，這小小的果殼，竟然是材料學“圣杯”！
【化工儀器網 行業百態】開心果想必很多人都吃過，但是吃剩的開心果殼應該沒有多少人會在意。誰又會想到，這小小的果殼，竟然是材料學“圣杯”！
開心果(pistacia vera L.)又名阿月渾子，為漆樹科黃連木屬的多年生落葉果樹。有研究表示，開心果果實富含維生素、礦物質和抗氧化元素，具有低脂肪、低卡路里、高纖維的顯著特點，是一款非常適合食用的休閑食品，近年來已成為世界第五大堅果作物。
且與其他需要人工開口否則很難取用的堅果相比，開心果在自然成熟后就會自動裂開，方便食用，這也是開心果名字的由來原因。但是在食用的時候，我們總不可避免的會遇到幾顆“不開心”的開心果。這時候，我們就會發現，開心果那看似薄薄的一層殼，竟然如此堅固。
來自University of Natural Resources and Life Sciences Vienna學校的Notburga Gierlinger課題組發現了這一奇妙的現象并十分感興趣，最終，他們發現了開心果殼的“秘密”。
課題組以“Twist and lock: nutshell structures for high strength and energy absorption”為題，深入研究了核桃和開心果的果殼，揭示了兩種堅果殼細胞在厚度和俯仰角方面表現出差異，解釋了納米級的不同機械性能，突出了細胞形式及其互鎖方式以及細胞壁組成和結構對機械保護的作用。
為了找出是什么原因讓堅果如此難以破裂，課題組使用微型計算機斷層掃描儀和電子顯微鏡、原子力顯微鏡和紅外顯微鏡在納米尺度上檢查了核桃殼和開心果殼的碎片。研究發現，與核桃殼中的細胞一樣，開心果殼中的互鎖細胞與 14 個相鄰的細胞相連。兩個殼中的細胞也有堅韌的細胞壁，里面裝滿了螺旋狀的微纖維線圈。但拉伸強度測試表明，開心果殼材料要強得多，這可能是因為它的細胞的裂片數量是核桃細胞的三倍，這使它們相互鎖定的表面積增加了30%。與核桃細胞不同，開心果細胞通過球形關節結構連接，類似于人類髖關節。相關論文發表在《Royal Society Open Science》。
開心果殼結合了剛度和韌性，如果能夠進一步了解原理并將之運用在材料學中，將會成為制造安全頭盔和汽車保險杠等減震裝置的理想選擇。
相關論文
Twist and lock: nutshell structures for high strength and energy absorption
作者：Nannan Xiao, Martin Felhofer, Sebastian J. Antreich, Jessica C. Huss, Konrad Mayer, Adya Singh, Peter Bock, Notburga Gierlinger
期刊：Royal Society Open Science
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