贝壳做为水边软体动物的外壳,由软体动物的一种特殊腺细胞的分泌物所形成的钙化物,具有保护动物本身的作用。
说到贝壳的种类,可以说是五花八门,主要分为五大纲:腹足纲(有法螺宝螺、蜒螺)、头足纲(鹦鹉)、多板纲、撅足纲(似象牙)、双壳纲(俩壳)。其形态也是千差万别,但是最有名的要数四大名螺了:万宝螺、唐冠螺、凤尾螺和鹦鹉螺。
图1、四大名螺:万宝螺、唐冠螺、凤尾螺和鹦鹉螺
虽然贝壳的形态各自不同,但是其主要成份基本相同,分为95%的碳酸钙和少量的壳素。贝壳一般主要分为三层,褐色的角质层(壳皮),薄而透明,有防止碳酸侵蚀的作用,由外套膜边缘分泌的壳质素构成;中层为棱柱层(壳层),较厚,由外套膜边缘分泌的棱柱状的方解石构成,外层和中层可扩大贝壳的面积,但不增加厚度;内层为珍珠层(底层),由外套膜整个表面分泌的叶片状霰石(文石)叠成,具有美丽光泽,可随身体增长而加厚。图2是虎斑贝贝壳,可以看出斑点状的花纹。
图2、虎斑贝贝壳
那么现在就让我们用coxem台式扫描电镜对我们常见的鲍鱼壳进行显微结构的观察,进一步了解其微观结构吧。图3是我们进行观察的鲍鱼壳,可以看出存在多个孔洞,表面显现出彩色的花纹。
图3 、我们选择观察的鲍鱼壳的光学照片
进一步我们用coxem台式电镜对鲍鱼壳的截面进行观察,可以看出片层状的结构(图4所示)。进一步放大可以看出片层状的文石结构以及不定形的有机结构颗粒。可以看出贝壳是由片层结构之间相互重叠组成的,其片层结构厚度大约为400nm(图5)。这些无机的片层状的结构的主要成份是CaCO3,提供了贝壳的强度性能,而存在于层状结构间隙的非定形结构的有机蛋白提供了贝壳的韧性,因此,这种砖块加水泥型的微观结构,造成了贝壳的既有一定的强度又有一定的韧性的特征。
图4、贝壳的片层状
图5、贝壳的片层结构的放大图
经过对贝壳的微观结构的观察,可以看出生物材料中的为微纳米结构的特殊排布,可以对材料的性能产生重要的影响,也使我们认识到应该进一步向自然界学习。
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