吊起个人有什么稀奇?理论上一头秀发足以吊起卡车

2022-01-25 14:28:31
来源:科学辟谣平台

原标题:吊起个人有什么稀奇?你的头发可比大象毛结实多了

划重点

★ 理论上一头秀发足以吊起一辆卡车。

★ 毛发并非越粗越结实,人的头发就比粗很多的大象毛更强韧。

近日,一名女子用头发将自己吊在地铁抓手上的视频登上热搜,让大家纷纷惊叹这位小姐姐的头发质量可真是高啊。

不过,这种行为大家可千万别模仿,因为这名女子是专业的空中飞人马戏演员,常用头发吊起自己,但这要经过大量的训练,发型也有特殊要求,普通人贸然尝试,很可能造成严重伤害。事后,该女子也出面道歉,表示只是想拍一段有趣的视频,没想到给大家添了麻烦。

那么,头发到底能有多结实,头发的粗细跟结实程度有关吗?接下来我们就聊聊这个问题。

01

我们的头发竟然能吊起卡车

在材料学中,我们通常用强度来衡量一种材料的抗拉/抗压性能,它表示材料在单位横截面积下所能稳定承载的最大力,是材料的固有特性,与尺寸无关。

比如,我们用手拉一根同样粗细的钢丝和土豆丝,使同样的力,土豆丝先断了钢丝没断。就可以认为,钢丝的抗拉强度比土豆丝大。

根据该标准,研究人员发现人类的头发强度很大,甚至与钢铁相当!

计算表明,500~1000根头发就能承载一个成人的重量。而正常人头上有将近10万根头发,加在一起可以承重5吨,足以吊起一辆大卡车!

即便在日常生活中,我们也很容易发现,拔头发都是连根拔起,很少从中间断掉,这说明人类的头发确实很强。如果将人的所有头发绑在一起用力拽,恐怕头皮掀掉头发也不会断。

02

毛发越粗越厉害?才不是

绝大部分的动物身上都有毛发,人有头发、汗毛、胡须,猴子有体毛,绵羊有羊毛。不同动物的毛发粗细不同,同种动物的成年和幼年个体毛发粗细也不一样。

但毛发强度和粗细是啥关系?科学家们做了一个实验,结果有点意外。

人类毛发在哺乳动物中算是比较细的(直径约0.06毫米),长颈鹿和大象的毛发就比较粗了。美国加州大学的科学家们收集了不同动物的毛发,并对其强度进行了研究。

他们惊奇地发现,随着毛发直径的增加,毛发的强度却变小了,也就是毛发越粗强度越差。大象的毛发虽然比人类的头发粗六七倍,强度却只有人类一半。

那么问题来了,到底是什么因素,决定了毛发的结实程度呢?

03

毛发强度啥决定?皮质层占绝对主导

微观来看,毛发的结构都是多层次的。比如人类头发,就包含了角质层、髓质层、皮质层、微纤维蛋白、原纤维蛋白、多肽链等。

其中角质层又称表皮层,从发根到发尾如鱼鳞状排列,遇温水或碱时会膨胀。它帮助头发抵抗外来物理伤害,约占头发总重的5~15%。 皮质层在表皮层内侧,由蛋白细胞和色素细胞构成,是头发的主体,约占头发总成分80%。它含有纤维状的皮质细胞,使头发具有弹性和韧性。头发的物理和化学作用(比如断裂、烫卷)都归于这一层。

髓质层在毛发的中心处,仅占头发0~5%,主要起支撑头发的作用,对发质影响较小。 在所有层结构中,对动物毛发的强度起决定作用的就是皮质层了。外面的角质层只是保证头发完整。

研究发现,当对较细的毛发(直径小于0.2mm)进行拉伸时,其皮质层内部的纤维主要以相互剪切滑移的方式破损,——这种方式通常能承载更大外力;而当毛发较粗时,皮质层内部主要发生垂直断裂,只能承受较小外力。

毛发(皮质层)剪切滑移和垂直断裂,前者可承受更大拉力| 作者供图 科学家认为,这种差异是由毛发中的缺陷相对于毛发的大小而引起的。由于毛发中的细胞排列并不完美(有缺陷),当毛发较细时,缺陷相对于毛发直径的尺寸较大,就容易发生剪切滑移;而当毛发较粗时,缺陷相对于毛发的尺寸较小,从而更倾向于发生垂直断裂。这就是为什么毛发越粗强度越差了。

在本次测试的所有毛发中,绝大多数都是越细越强。但凡事都有例外,野猪就是朵奇葩。研究发现,野猪的毛发与大象粗细相当,但强度却不到其一半,因为它的毛发比较特殊,可能是为了方便人类吃的时候容易刮毛,里面普遍存在很多孔隙,从而大大降低了抗拉性能。

04

天然毛发强度突出,是仿生的好材料

科学家们为什么要折腾毛发?也是为了应用需要。

大部分动物毛发的皮质层具有高强度的蛋白纤维,使其拥有与金属相当的抗拉性能。如果能仿照天然毛发的成分和结构,制造出足够强度的合成材料,就有望在无毒无害、生物性稳定的场景下代替金属,这在生物医学中有广阔前景。 此外,科学家们还发现,黑素体也会让毛发更强韧,因此深色头发(如黑发)比浅色头发(如白发)强度更大。这也是高强度合成材料的一个研究方向。

所以,你知道了吧?乌黑的秀发有多重要

作者 | 林 强 上海交通大学机械工程

责编 | 丁 崝

[编辑:可可]

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