Биокомпозиты

Древесина
Древесина — это композит, состоящий из большого числа полых целлюлозных волокон (трубок), стенки которых пропитаны органическими веществами типа смолы. С химической точки зрения материал, из которого изготовлены эти целлюлозные трубки, для всех деревьев практически один и тот же. Но мы знаем, что разные породы древесины существенно отличаются друг от друга. Это связано с разной толщиной стенок целлюлозных трубок, от которой зависит плотность древесины, а также с наличием у некоторых пород наряду с волокнами, ориентированными вдоль оси дерева, волокон, расположенных в радиальном направлении, то есть бегущих от центра ствола к периферии (например, у дуба).Зубы человека
Зубы человека можно рассматривать как дважды биокомпозит, или композит на двух уровнях. На первом (макроскопическом) уровне — это композиционный материал, который состоит из двух составляющих: сравнительно мягкой внутренней (дентина) и твердой внешней (эмали). В свою очередь, на втором (микроскопическом) уровне каждая из этих составляющих также является композиционным материалом. Дентин — это композиция из небольших вытянутых микрокристалликов неорганического соединения гидроксилапатита и органического вещества коллагена, выполняющего роль основы (матрицы), в которую помещены вытянутые кристаллики.
Кости
Кости — тоже биокомпозиты. Исследованиями их свойств интенсивно занимаются специалисты в области композитов. Еще не полностью изучено устройство костей, образующие скелет человека или животного. Нам известно, что костная ткань содержит три основных компонента — минеральное вещество гидроксилапатит (~70 %), органическое вещество на основе белка коллагена (~20 %) и воду (~10 %). Изменение концентрации этих компонентов вызывает резкие изменения свойств костей. Например, увеличение содержания минеральной составляющей приводит к повышению прочности и жесткости кости, но при этом повышается ее хрупкость и снижается вязкость. Это нам известно. Но вот четкого представления о том, как распределены составляющие кости по ее объему и как они взаимодействуют между собой, пока нет. До недавнего времени считалось, что кость — это армированный материал, в котором минеральные волокна отделены друг от друга прослойками органической матрицы. Но в последние исследования позволяют считать, что и минеральная и органическая фазы образуют пространственные каркасы, взаимно проникающие друг в друга. Минеральный каркас воспринимает основную часть нагрузки при растяжении, сжатии, сдвиге, а роль органической составляющей сводится к выравниванию напряжении и торможению развития трещин в биокомпозите.
- Уметь лечить болезни, поражающие эти органы.
- Уметь делать искусственные заменители, которые были бы вначале не хуже, а потом и лучше тех, что созданы природой. Уже сейчас научились изготавливать заменители костной ткани, которые состоят из минеральной составляющей и искусственных полимеров.
- Чтобы использовать полученные данные не только в медицине, но в самых различных областях техники.
Рейтинг:
/5 -
голосов
Комментарии ()