• 珍珠母

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    珍珠母

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    珍珠母(/?ne?k?r/ NAY-k?r,又名/?n?kr?/ NAK-r?),又稱珍珠母,是一些軟體動物產生的有機-無機復合材料,作為內殼層; 它也是構成珍珠的材料。 它堅固、有彈性且呈彩虹色。

    珍珠母存在于一些最古老的雙殼類、腹足類和頭足類動物譜系中。 然而,絕大多數軟體動物殼的內層是瓷質的,而不是珠光質的,這通常會導致非虹彩光澤,或者更罕見的非珠光虹彩,例如海螺珍珠中的火焰結構

    養殖珍珠的外層以及珍珠貝和淡水珍珠貝殼的內層均由珍珠質制成。 其他具有珠光內殼層的軟體動物科包括海洋腹足類動物,例如珊瑚科、Trochidae 和 Turbinidae。

    物理特征

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    結構與外觀

    珠母由六角形文石片碳酸鈣的一種形式)組成,寬 10–20 μm,厚 0.5 μm,排列成連續的平行層。 根據物種的不同,藥片的形狀也不同; 在耳廓中,片劑是矩形的,具有或多或少可溶的對稱扇區。 無論藥片的形狀如何,它們所含的最小單位都是不規則的圓形顆粒。 這些層由由彈性生物聚合物(如幾丁質、光澤蛋白和絲狀蛋白)組成的有機基質片(界面)隔開。 這種脆性血小板和彈性生物聚合物薄層的混合物使材料堅固而有彈性,楊氏模量為 70 GPa,屈服應力約為 70 MPa(干燥時)。 強度和彈性也可能是由于小板的磚砌排列的粘附力,這抑制了橫向裂紋的擴展。 這種跨越多個長度尺寸的結構極大地增加了它的韌性,使其幾乎與硅一樣堅固。

    血小板的統計變化對機械性能剛度、強度和能量吸收)有負面影響,因為統計變化會加速變形的局部化。 然而,統計變化的負面影響可以被伴隨著應變硬化的大失效應變界面所抵消。 另一方面,珍珠質的斷裂韌性隨著適度的統計變化而增加,這會在裂紋被釘扎的地方形成堅硬的區域。 但是,較高的統計變化會產生非常薄弱的區域,從而使裂紋在沒有太大阻力的情況下傳播,從而導致斷裂韌性降低。 研究表明,這種弱結構缺陷表現為由彈性變形耦合的耗散拓撲缺陷。

    珠母之所以呈現虹彩,是因為文石片晶的厚度接近可見光的波長。 這些結構在不同視角下對不同波長的光進行建設性和破壞性干涉,從而產生結構顏色

    晶體 c 軸指向大致垂直于殼壁,但其他軸的方向因組而異。 相鄰的藥片已被證明具有截然不同的 c 軸方向,通常在 ~20° 垂直范圍內隨機定向。 在雙殼類和頭足類中,b 軸指向殼生長的方向,而在單板動物中,a 軸以這種方式傾斜。 珍珠質磚的互鎖對變形機制和韌性都有很大影響。 此外,礦物-有機界面導致有機夾層的彈性和強度增強。

    編隊

    珍珠母的形成尚不完全清楚。 如在 Pinna nobilis 中觀察到的那樣,最初的起始組裝是由納米顆粒(~50-80nm)在以纖維狀多晶結構排列的有機基質內的聚集驅動的。 顆粒數依次增加,當達到臨界堆積時,它們合并成早期珍珠層片。 珠母生長由有機物介導,控制晶體生長的開始、持續時間和形式。

    珍珠母

    據信,單個文石磚會迅速長到珠光層的全高,并膨脹直到它們鄰接相鄰的磚。 這產生了珍珠質的六角密堆積特征。 磚塊可能在有機層內隨機分散的元素、明確定義的蛋白質排列上成核,或者可能從從下面的平板延伸的礦物橋外延生長。 珍珠母與纖維狀文石(一種相同形式的脆性礦物)的不同之處在于,珍珠母在 c 軸(即大致垂直于貝殼,在珍珠層中)的生長緩慢,而在纖維狀文石中則快速。

    《自然物理學》(Nature Physics) 2021 年的一篇論文檢查了各種海綿和軟體動物的珍珠質,指出在每種情況下,生物體鋪設的初始珍珠質層都包含螺旋。

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    詞條目錄
    1. 珍珠母
    2. 物理特征
    3. 結構與外觀
    4. 編隊

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