Каракатица , также известная как кость каракатицы , представляет собой твердую, хрупкую внутреннюю структуру (внутреннюю оболочку), встречающуюся у всех членов семейства Sepiidae , широко известных как каракатицы , внутри головоногих моллюсков . В других семействах головоногих его называют гладиусом .
Каракатица состоит в основном из арагонита . Это газонаполненная оболочка с камерами, используемая для управления плавучестью ; его сифункул сильно модифицирован и находится на вентральной стороне раковины. [2] Микроскопическая структура каракатицы состоит из узких слоев, соединенных многочисленными вертикальными столбиками.
В зависимости от вида каракатицы взрываются на глубине от 200 до 600 метров (от 660 до 1970 футов) . Из-за этого ограничения большинство видов каракатиц живут на морском дне на мелководье, обычно на континентальном шельфе . [3]
Самая большая каракатица принадлежит австралийской гигантской каракатице , которая обитает на глубине от поверхности до 100 метров.
В прошлом каракатицы измельчали для изготовления полировального порошка, который использовался ювелирами . [4] Порошок также добавляли в зубную пасту , [5] и использовали в качестве антацида в медицинских целях [4] или в качестве абсорбента . Они также использовались в качестве средства художественной резьбы в 19 [6] [7] и 20 веках. [8] [9] [10] [11] [12]
Сегодня каракатицы обычно используются в качестве богатой кальцием пищевой добавки для содержащихся в клетках птиц , шиншилл , раков-отшельников , рептилий , креветок и улиток . Они не предназначены для потребления человеком. [13] [14]
Каракатица как богатое карбонатами биогенное сырье имеет потенциал для использования в производстве кальцитовой извести . [15]
Поскольку каракатица способна выдерживать высокие температуры и легко поддается резке, она служит материалом для изготовления форм небольших металлических отливок для создания ювелирных украшений и небольших скульптурных предметов. [а]
Его также можно использовать в процессе литья олова в качестве формы.
Микроструктура каракатицы состоит из двух компонентов: горизонтальных перегородок и вертикальных столбиков. Оба компонента состоят преимущественно из арагонита . [16] Горизонтальные перегородки делят каракатицу на отдельные камеры. Эти камеры поддерживаются вертикальными колоннами, имеющими гофрированную (или «волнистую») структуру. [16] Толщина этих столбов варьируется от вида к виду, но обычно составляет несколько микрон. [16] [17] Горизонтальные перегородки обычно толще вертикальных столбов и состоят из двухслойной структуры. Верхний слой перегородок и стенок состоит из вертикально ориентированных кристаллов, тогда как нижний подслой состоит из наностержней , повернутых относительно друг друга, образуя структуру « фанеры ». [17] В целом, эта камерная микроструктура приводит к тому, что каракатица имеет пористость более 90% по объему. [17]
Каракатица широко изучалась из-за ее способности быть одновременно легкой, жесткой и устойчивой к повреждениям. Такое сочетание механических свойств привело к исследованию биомиметических керамических пенопластов , напоминающих каракатицу . [18] Кроме того, благодаря своим механическим свойствам каракатица использовалась в качестве каркаса в сверхпроводниках [19] и в тканевой инженерии . [20] Легкий вес каракатицы обусловлен ее высокой пористостью (более 90% по объему). [17] Жесткость каракатицы обусловлена ее камерной структурой, состоящей примерно из 95% арагонита (жесткий материал) и 5% органического материала . [17] Поскольку в жесткости композита будет преобладать материал с наибольшей объемной долей, каракатица также является жесткой. Удельная жесткость каракатицы у одного вида составила 8,4 [(МН)м/кг]. [17] Самым интригующим свойством каракатицы является ее способность выдерживать повреждения, учитывая, что арагонит является хрупким материалом. Высокая устойчивость к повреждениям может быть связана с уникальной микроструктурой каракатицы . [18]
Из-за морского образа жизни каракатиц каракатица должна быть способна выдерживать большие сжимающие силы со стороны воды, избегая при этом внезапного хрупкого разрушения . Каракатица некоторых видов при сжатии продемонстрировала удельную энергию наравне с некоторыми современными пенопластами , изготовленными из более податливых материалов, таких как металлы и полимеры . [17] Высокое поглощение энергии является результатом нескольких факторов.
Разрушение каракатицы происходит в три отдельные стадии: образование локальных трещин, расширение трещин и уплотнение. [17] Образование трещин обычно происходит в середине вертикальных стенок камерной структуры каракатицы. [17] Местоположение образования трещин контролируется волнистостью гофрированной структуры стен. Волнистость стенок каракатицы обеспечивает оптимальный баланс между жесткостью и хрупкостью всей конструкции. [18] Эта волнистая структура препятствует распространению трещин, увеличивая затраты энергии, необходимые для разрушения. После того, как стенки каракатицы получили достаточное повреждение, происходит процесс, известный как уплотнение, при котором стенки постепенно уплотняются, а разрушение продолжается. [17] Значительная энергия рассеивается при продолжающемся растрескивании стенок, в то время как происходит уплотнение. Также было замечено, что под действием сжимающих напряжений горизонтально расположенные камеры каракатицы последовательно разрушаются. Пока одна камера подвергается разрушению и уплотнению, другие камеры не деформируются до тех пор, пока не будет пробита перегородка между камерами. [17] Перегородка значительно прочнее вертикальных стенок из-за своей « фанерной » структуры, что еще больше увеличивает общую энергию, необходимую для полного структурного разрушения каракатицы.
обычно содержит высокую концентрацию мышьяка.
СМИ, связанные с Каракатицей, на Викискладе?
