貝殼堅(jiān)韌的秘密

幾乎每一個軟體動物都是一位優(yōu)秀的建筑師。它們的貝殼非常堅(jiān)硬，能抵御敵人的侵襲；同時，貝殼還非常有韌性，能抵抗強(qiáng)大的水壓。

這里的奧秘是什么呢？

堅(jiān)固的材料

軟體動物的內(nèi)臟團(tuán)與貝殼中間有一層膜，稱為外套膜，既可保護(hù)身體，又可分泌一種液體。這種液體硬化后，形成堅(jiān)硬的石灰質(zhì)貝殼。貝殼的主要成分是碳酸鈣，約占貝殼總重量的95%，并含有少量貝殼素等有機(jī)物以及微量的鎂、鐵、磷酸鈣、硫酸鈣和硅酸鹽等無機(jī)物。

天生的結(jié)構(gòu)

試一下，折斷一根粉筆與折斷一個貝殼相比，哪個更容易。科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是貝殼比粉筆堅(jiān)硬得多。這就奇怪了。同樣由碳酸鈣構(gòu)成，為什么差距這么大呢？科學(xué)家說：粉筆屬于人工合成材料，貝殼卻是由某些軟體動物通過吸收水中的鈣粒子進(jìn)行生物礦化后生長出來的天然合成材料。借助現(xiàn)代科學(xué)手段，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了兩者微結(jié)構(gòu)的巨大差別：貝殼中碳酸鈣晶粒有著特殊的有序排列，而粉筆中的碳酸鈣晶粒排列是一種無序結(jié)構(gòu)。

奇序的排列

貝殼由外層、中層、內(nèi)層三層組成：最外邊一層很薄，由一種有機(jī)物質(zhì)組成，叫作角質(zhì)層；中間一層很厚，是貝殼的主要部分，為白色，由許多角柱狀的碳酸鈣組成，叫作棱柱層；最里邊一層很光亮，由角質(zhì)和石灰質(zhì)組成，叫作珍珠層。

經(jīng)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，珍珠層是由角質(zhì)和石灰質(zhì)所形成的許多小薄片重疊排列而成。這些小薄片平行于貝殼殼面，就像建筑物墻壁上的磚塊一樣相互堆砌鑲嵌、層層排列，形成整個珍珠層?？茖W(xué)家稱它為“磚-泥”結(jié)構(gòu)。這也是貝殼堅(jiān)韌的原因之一。

貝殼與仿生

貝殼的形貌包含著許多幾何曲線，如蝸牛殼上的螺旋線等。這些曲線帶給建筑學(xué)家極大的啟迪，成為現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)模仿的重要目標(biāo)，于是有了大跨度薄殼式建筑。

例如，日本東京的代代木體育館活像一只巨大的海螺，其外觀曲線流暢、輕快，被認(rèn)為是當(dāng)代最成功的體育建筑之一。1952年由墨西哥大學(xué)設(shè)計(jì)的宇宙射線實(shí)驗(yàn)館，是一座著名的薄殼結(jié)構(gòu)建筑，也是目前世界上最“薄”的建筑，殼體僅有1.6厘米厚。這么薄的外殼更有利于宇宙射線的穿透。