En un nuevo estudio, investigadores de la Universidad de California en San Diego investigan por qué el cabello es increíblemente fuerte y resistente a la rotura. Los hallazgos podrían conducir al desarrollo de nuevos materiales para armaduras corporales y ayudar a los fabricantes de cosméticos a crear mejores productos para el cuidado del cabello.
El cabello tiene una relación resistencia / peso comparable al acero. Se puede estirar hasta una vez y media su longitud original antes de romperse. "Queríamos comprender el mecanismo detrás de esta propiedad extraordinaria", dijo Yang Daniel Yu.estudiante de doctorado en nanoingeniería en UC San Diego y primer autor del estudio.
"La naturaleza crea una variedad de materiales y arquitecturas interesantes de maneras muy ingeniosas. Estamos interesados en comprender la correlación entre la estructura y las propiedades de los materiales biológicos para desarrollar materiales sintéticos y diseños, basados en la naturaleza, que tengan mejoresrendimiento que los existentes ", dijo Marc Meyers, profesor de ingeniería mecánica en la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego y autor principal del estudio.
En un estudio publicado en línea en diciembre en la revista Ciencia e Ingeniería de Materiales C , los investigadores examinaron a nivel de nanoescala cómo se comporta una hebra de cabello humano cuando se deforma o estira. El equipo descubrió que el cabello se comporta de manera diferente dependiendo de qué tan rápido o lento se estira. Cuanto más rápido se estira el cabello, más fuerte eses. "Piense en una sustancia muy viscosa como la miel", explicó Meyers. "Si la deforma rápidamente, se vuelve rígida, pero si la deforma lentamente, se vierte fácilmente".
El cabello consta de dos partes principales: la corteza, que está formada por fibrillas paralelas, y la matriz, que tiene una estructura amorfa aleatoria. La matriz es sensible a la velocidad a la que se deforma el cabello, mientras que la cortezano lo es. La combinación de estos dos componentes, explicó Yu, es lo que le da al cabello la capacidad de soportar un alto estrés y tensión.
Y a medida que el cabello se estira, su estructura cambia de una manera particular. A nanoescala, las fibrillas de la corteza del cabello están formadas por miles de cadenas de moléculas en espiral en forma de espiral llamadas cadenas de hélice alfa. A medida que el cabello se deforma, elLas cadenas de hélice alfa se desenrollan y se convierten en estructuras de láminas plisadas conocidas como láminas beta. Este cambio estructural permite que el cabello maneje una gran cantidad de deformación sin romperse.
Esta transformación estructural es parcialmente reversible. Cuando el cabello se estira bajo una pequeña cantidad de tensión, puede recuperar su forma original. Estíralo más, la transformación estructural se vuelve irreversible ". Esta es la primera vez que se descubre evidencia de esta transformación.", Dijo Yu.
"El cabello es un material tan común con muchas propiedades fascinantes", dijo Bin Wang, alumno de doctorado de UC San Diego y coautor del artículo. Wang se encuentra ahora en los Institutos de Tecnología Avanzada de Shenzhen en China y continúa investigando sobre el cabello.
El equipo también realizó pruebas de estiramiento en el cabello a diferentes niveles de humedad y temperaturas. A niveles de humedad más altos, el cabello puede resistir hasta un 70 a 80 por ciento de deformación antes de romperse. El agua esencialmente "suaviza" el cabello: ingresa a la matriz y rompe laenlaces de azufre que conectan los filamentos dentro de un mechón de cabello. Los investigadores también encontraron que el cabello comienza a sufrir daños permanentes a 60 grados Celsius 140 grados Fahrenheit. Más allá de esta temperatura, el cabello se rompe más rápido con menos estrés y tensión.
"Desde que era niño, siempre me pregunté por qué el cabello es tan fuerte. Ahora sé por qué", dijo Wen Yang, ex investigador postdoctoral en el grupo de investigación de Meyers y coautor del artículo.
El equipo está realizando actualmente más estudios sobre los efectos del agua en las propiedades del cabello humano. En el futuro, el equipo está investigando el mecanismo detallado de cómo lavar el cabello hace que vuelva a su forma original.
Esta investigación está respaldada por una subvención de la Iniciativa de investigación de varias universidades a través de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea AFOSR-FA9550-15-1-1-0009.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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