来源： 时间：2022-03-31 08:35:13
科学家们发现了为什么人类的头发具有令人难以置信的强度和抗断裂能力，这一发现可能会导致新一代的防弹衣材料，甚至有助于制造更好的护发产品。
头发的强度重量比与钢相当。研究人员说，在断裂之前，它可以拉伸到原来长度的一倍半。
加州大学圣地亚哥分校的博士生杨宇说: “我们想了解这种非凡财产背后的机制。”加州大学圣地亚哥分校 (UC San Diego) 教授马克·迈耶斯 (Marc Meyers) 表示: “我们有兴趣了解生物材料的结构和特性之间的相关性，以开发基于自然的合成材料和设计，这些材料和设计具有比现有材料更好的性能。”
研究人员在纳米级水平上检查了人发在变形或拉伸时的行为。研究小组发现，头发的行为取决于拉伸速度的快慢。头发拉伸得越快，就越强。
“想想像蜂蜜这样的高粘性物质。如果快速变形，它会变得僵硬，但是如果缓慢变形，它会很容易倾泻。”迈耶斯说。头发由两个主要部分组成-由平行原纤维组成的皮质和具有无定形 (随机) 结构的基质。
基质对头发变形的速度敏感，而皮层则不敏感。Yu解释说，这两种成分的结合使头发具有承受高压力和应变的能力。
随着头发的拉伸，其结构以特定的方式发生变化。在纳米级，头发中的皮层原纤维分别由数千个螺旋分子组成，称为 α 螺旋链。随着头发变形，alpha螺旋链展开并变成褶皱的薄片结构，称为beta薄片。这种结构变化使头发可以处理大量变形而不会断裂。
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这种结构转变是部分可逆的。当头发在少量应变下被拉伸时，它可以恢复原来的形状。进一步延伸，结构转变变得不可逆转。
“这是第一次发现这种转变的证据，” 于说。加州大学圣地亚哥分校的一名博士校友王斌说: “头发是一种常见的材料，具有许多迷人的特性。”
该小组还在不同湿度和温度下对头发进行了拉伸测试。在较高的湿度水平下，头发在断裂前可以承受高达70% 至80% 的变形。水基本上 “软化” 头发-它进入基质并打破连接头发内的细丝的硫键。
研究人员还发现，头发在60摄氏度时开始受到永久性损伤。超过此温度，头发在较低的应力和应变下断裂更快。
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