既坚硬又柔韧开心果壳竟是材料学“圣杯”！

2021-08-18 08:49:08 来源：化工仪器网阅读量：10600

　　开心果想必很多人都吃过，但是吃剩的开心果壳应该没有多少人会在意。谁又会想到，这小小的果壳，竟然是材料学“圣杯”！

　　开心果(pistacia vera L.)又名阿月浑子，为漆树科黄连木属的多年生落叶果树。有研究表示，开心果果实富含维生素、矿物质和抗氧化元素，具有低脂肪、低卡路里、高纤维的显著特点，是一款非常适合食用的休闲食品，近年来已成为第五大坚果作物。

　　且与其他需要人工开口否则很难取用的坚果相比，开心果在自然成熟后就会自动裂开，方便食用，这也是开心果名字的由来原因。但是在食用的时候，我们总不可避免的会遇到几颗“不开心”的开心果。这时候，我们就会发现，开心果那看似薄薄的一层壳，竟然如此坚固。

　　来自University of Natural Resources and Life Sciences Vienna学校的Notburga Gierlinger课题组发现了这一奇妙的现象并十分感兴趣，最终，他们发现了开心果壳的“秘密”。

　　课题组以“Twist and lock: nutshell structures for high strength and energy absorption”为题，深入研究了核桃和开心果的果壳，揭示了两种坚果壳细胞在厚度和俯仰角方面表现出差异，解释了纳米级的不同机械性能，突出了细胞形式及其互锁方式以及细胞壁组成和结构对机械保护的作用。

　　为了找出是什么原因让坚果如此难以破裂，课题组使用微型计算机断层扫描仪和电子显微镜、原子力显微镜和红外显微镜在纳米尺度上检查了核桃壳和开心果壳的碎片。研究发现，与核桃壳中的细胞一样，开心果壳中的互锁细胞与 14 个相邻的细胞相连。两个壳中的细胞也有坚韧的细胞壁，里面装满了螺旋状的微纤维线圈。但拉伸强度测试表明，开心果壳材料要强得多，这可能是因为它的细胞的裂片数量是核桃细胞的三倍，这使它们相互锁定的表面积增加了30%。与核桃细胞不同，开心果细胞通过球形关节结构连接，类似于人类髋关节。相关论文发表在《Royal Society Open Science》。

　　开心果壳结合了刚度和韧性，如果能够进一步了解原理并将之运用在材料学中，将会成为制造安全头盔和汽车保险杠等减震装置的理想选择。

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