Bạn có biết rằng vẻ đẹp lấp lánh của xà cừ không chỉ là một món quà thẩm mỹ, mà còn là một kỳ quan kỹ thuật tự nhiên? Bài viết này sẽ khám phá những điều thú vị về xà cừ, từ cấu trúc độc đáo tạo nên vẻ óng ánh đến lịch sử lâu đời và ứng dụng đa dạng của nó. Hãy cùng tìm hiểu tại sao xà cừ lại được yêu thích và đánh giá cao đến vậy.
Xà cừ, hay còn gọi là nacre, là một vật liệu composite hữu cơ-vô cơ được tạo ra bởi một số loài nhuyễn thể. Nó là lớp lót bên trong của vỏ và cũng là chất liệu chính cấu tạo nên ngọc trai. Xà cừ nổi tiếng với độ bền, khả năng đàn hồi và vẻ đẹp óng ánh.
Cấu trúc của xà cừ bao gồm các phiến aragonit hình lục giác, được sắp xếp song song liên tục. Giữa các lớp aragonit là các lớp chất nền hữu cơ, chủ yếu là protein như chitin và lustrin. Cấu trúc này tạo nên tính chất cơ học vượt trội của xà cừ.
Xà cừ được cấu tạo từ các phiến aragonit (một dạng của canxi cacbonat) có kích thước từ 10-20 μm và dày khoảng 0.5 μm. Các phiến này được sắp xếp trong các lớp song song, xen kẽ với các lớp chất nền hữu cơ đàn hồi.
Sự sắp xếp này tạo ra hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng, gây ra màu sắc óng ánh đặc trưng. Độ dày của các phiến aragonit gần với bước sóng của ánh sáng khả kiến, dẫn đến sự giao thoa xây dựng và phá hủy, tạo nên các màu sắc cấu trúc khác nhau theo góc nhìn.
Sự kết hợp giữa các phiến cứng và các lớp polymer hữu cơ mềm dẻo giúp xà cừ vừa chắc chắn vừa có khả năng phục hồi. Mô đun Young của xà cừ khoảng 70 GPa và ứng suất chảy khoảng 70 MPa (khi khô).
Cấu trúc "gạch xây" của các phiến xà cừ cũng góp phần vào độ bền của vật liệu, ngăn chặn sự lan truyền vết nứt. Cấu trúc này trải dài trên nhiều kích thước, làm tăng đáng kể độ dai của xà cừ, khiến nó gần như mạnh mẽ như silicon.
Quá trình hình thành xà cừ vẫn chưa được hiểu đầy đủ. Người ta quan sát thấy rằng nó bắt đầu với các hạt nhỏ (~50–80 nm) tập hợp lại bên trong một chất hữu cơ. Các hạt này xếp hàng giống như sợi và tiếp tục nhân lên.
Sự phát triển của xà cừ được điều chỉnh bởi các chất hữu cơ, quyết định cách và thời điểm các tinh thể xà cừ bắt đầu và phát triển. Mỗi tinh thể phát triển nhanh chóng để phù hợp với chiều cao đầy đủ của lớp xà cừ và tiếp tục phát triển cho đến khi gặp các viên gạch xung quanh, tạo ra cấu trúc lục giác đặc trưng.
Xà cừ được tiết ra bởi các tế bào biểu mô của mô áo của các loài nhuyễn thể khác nhau. Nó liên tục được lắng đọng trên bề mặt bên trong của vỏ, tạo thành lớp xà cừ óng ánh, thường được gọi là mother-of-pearl.
Các lớp xà cừ làm mịn bề mặt vỏ và giúp bảo vệ các mô mềm khỏi ký sinh trùng và các mảnh vụn gây hại bằng cách bao bọc chúng trong các lớp xà cừ liên tiếp, tạo thành một viên ngọc trai bám vào bên trong vỏ hoặc một viên ngọc trai tự do bên trong các mô áo. Quá trình này được gọi là đóng nang và nó tiếp tục miễn là con nhuyễn thể còn sống.
Các nguồn thương mại chính của xà cừ là hàu ngọc trai, trai nước ngọt và ở mức độ thấp hơn là bào ngư. Vỏ của ốc xà cừ lớn và ốc top cũng được sử dụng rộng rãi, đặc biệt là cho nút ngọc trai vào những năm 1900.
Xà cừ được sử dụng rộng rãi trong kiến trúc để tạo ra các bề mặt trang trí. Các mảnh xà cừ có thể được cắt thành các hình dạng khác nhau và dán lên gạch gốm hoặc đá cẩm thạch. Vật liệu này thường có độ dày khoảng 2 mm và được sơn phủ và đánh bóng để tạo ra một bề mặt bền và bóng.
Xà cừ thường được sử dụng để trang trí các phím đàn và các họa tiết trang trí khác trên các nhạc cụ. Nhiều thân đàn accordion và concertina được phủ hoàn toàn bằng xà cừ, và một số cây đàn guitar có các họa tiết khảm trên cần đàn hoặc đầu đàn làm bằng xà cừ.
Xà cừ đang được phát triển để tạo ra "PearlBone", một sản phẩm có thể được sử dụng cho bệnh nhân cần ghép xương và phẫu thuật tái tạo. Các ứng dụng trong tương lai có thể bao gồm trám răng và phẫu thuật cột sống.
Từ vẻ đẹp óng ánh quyến rũ đến cấu trúc cơ học phi thường, xà cừ là một vật liệu đáng kinh ngạc. Nó không chỉ là một món đồ trang sức mà còn là một nguồn cảm hứng cho các nhà khoa học và kỹ sư. Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn cái nhìn sâu sắc hơn về thế giới kỳ diệu của xà cừ.
Bài viết liên quan