Tecknet ”ben” hänvisar till en familj av material som har komplexa hierarkiskt organiserade strukturer. Dessa strukturer är i första hand anpassade till de olika mekaniska funktioner som benet uppfyller. Här granskar vi de struktur-mekaniska relationerna för en strukturell typ av ben, lamellärt ben. Detta är den vanligaste typen hos många däggdjur, inklusive människor. En lamellär enhet består av fem underlag. Varje delskikt är en rad av uppradade mineraliserade kollagenfibriller. Dessa matrisers orientering skiljer sig åt i varje underlag med avseende på både kollagenfibrillernas axlar och kristallskikten, så att en komplex roterad plywoodliknande struktur bildas. Specifika funktioner för lamellärt ben, till skillnad från de andra bentyperna, kunde inte identifieras. Det föreslås därför att den lamellära strukturen är multifunktionell – ”betongen” i benfamiljen av material. Experimentellt uppmätta mekaniska egenskaper hos lamellärt ben visar en tydlig anisotropi i förhållande till axelriktningen hos långa ben. En jämförelse av de elastiska egenskaperna och de slutliga egenskaperna hos parallella matriser av lamellära enheter som bildats i primärt ben med cylindriskt formade osteonala strukturer i sekundärt bildat ben visar att de flesta av de inneboende mekaniska egenskaperna är inbyggda i den lamellära strukturen. De största fördelarna med osteonalt ben är dess brottsegenskaper. Matematisk modellering av de elastiska egenskaperna baserat på den lamellära strukturen och med hjälp av en regel-av-blandningar-strategi kan nära simulera de uppmätta mekaniska egenskaperna, vilket ger större insikt i de struktur-mekaniska relationerna hos lamellärt ben.
Localizador
Blog Network
