英媒：頭髮韌性啟迪防彈衣材料開發 強度堪比鋼鐵

參考消息網1月24日報道英國物理科學新聞網站1月17日發表了題為《頭髮的韌性啟迪防彈衣新材料的開發》的文章，編譯如下：

在一項新研究中，加利福尼亞大學聖迭戈分校的研究人員調查了頭髮為什麼異乎尋常地強韌和不易斷裂的問題。有關發現可能帶來防彈衣新材料的開發，並幫助化妝品製造商生產更好的頭髮護理產品。

頭髮的比強度可以同鋼鐵相比擬。它可以拉長到原來長度的1.5倍才會斷裂。加利福尼亞大學聖迭戈分校納米工程專業的博士生於洋（音譯）說：「我們希望理解這一不同尋常的特性背後的機制。」於是該研究的第一作者。

加州大學聖迭戈分校機械工程學教授馬克·邁耶斯說：「自然以非常巧妙的方式製造了多種有趣的材料和結構。我們感興趣的是，理解生物材料的結構和特性之間的聯繫，以開發比現有人造材料更好的合成材料。」邁耶斯是該研究的主要作者之一。

在去年12月《材料科學與工程C輯》雜誌上發表的一項研究中，研究人員從納米水平考察了人類頭髮在變形或拉長的時候的表現。該團隊發現，根據拉伸頭髮的速度快慢，頭髮的表現存在差別。以越快的速度拉伸頭髮，它就表現得越強韌。邁耶斯解釋說：「想想蜂蜜那樣高黏度的物質。如果迅速改變它的形狀，它就會變得強硬，但如果慢慢改變它的形狀，它就容易傾倒出來。」

頭髮有兩個主要組成部分。一個是皮層，由平行纖維構成。另一個是有著無定形結構的基質。基質對頭髮變形的速度敏感，而皮層對此不敏感。於解釋說，這2種成分的組合讓頭髮有能力經受較高的壓力和拉力。

當把頭髮拉長，它的結構會以特定方式改變。在納米層次上，頭髮中的每根皮層纖維都是由數千個盤卷的螺旋形分子鏈構成的，這種分子鏈叫做「α螺旋鏈」。當頭髮出現變形，α螺旋鏈會展開，並變成摺疊片結構，稱為「β摺疊片」。這種結構上的改變使得頭髮能承受較大的變形而不斷裂。

這種結構變化部分可逆。如果頭髮受到的拉力較小，它能恢復原形。如果進一步拉伸，這種結構變化會變得不可逆。該研究的作者之一王斌（音譯）說：「頭髮是常見的材料，卻有著很多令人入迷的特性。」

該團隊還在不同的濕度和溫度下對頭髮進行了拉伸測試。在較高濕度的情況下，頭髮在斷裂前能承受70%至80%的變形。水會「軟化」頭髮。它會進入基質，打破連接一根頭髮中各個細絲的硫鍵。研究人員還發現，在60攝氏度時，頭髮開始出現永久性損傷。超過這個溫度，頭髮會在較低的壓力和拉力下更快斷裂。

目前，這個團隊正在就水對人類頭髮特性的影響作進一步研究。此後，該團隊將研究清洗頭髮如何促使它恢復原有形狀的詳細機制。

資料圖片：頭髮的比強度可以同鋼鐵相比擬。（圖片來源於網路）