按照生活经验,我们通常认为头发是非常脆弱的东西。但实际上,一根头发就能吊起170克重的物体,相当于一个大苹果的重量;如果用一根健康的麻花辫,就可以将20吨重的卡车吊起来。头发的拉力其实比我们想象中大得多。
据科学测算,在健康前提下,一根头发能够承受的拉力平均为0.5牛顿左右,而每个人头发的总量是10万根左右,可以吊起49000千克重的物体。我们在电视上常见的用头发拉小汽车,实际上只需要用一个人全部头发的1/50就可以办到。
按照这个估算,如果把100根头发编在一起,可以将一个正常体重的人吊起来。但是,这些数据的前提是头发足够健康,如果是受损的头发,其承重大概只有健康头发的一半甚至更低。
为什么头发这么有韧性呢?头发由毛乳头、毛囊、毛根和毛干四个部分组成,毛干从外到内分为表皮层、皮质层和髓质层。而头发强大的弹性与韧性来自皮质层,皮质层由多层菱形角化细胞组成,它们形成角蛋白链,成束角蛋白链沿着毛干的长轴分布,可以抵御外来拉力。
相关研究者对包括人类、熊、野猪等数种生物的毛发进行了张力测试,发现毛发皮质层中的纤维处于被拉出的状态,并与表皮发生完全脱层,产生了颈缩现象。根据观测结果,研究者发现毛发的最大应力与它们的直径成反比,即毛发直径越细,抗拉强度越高。
借助对毛发强度研究的调查数据,科学家们可以将其运用于实际领域。虽然从如何制造非常微小的材料,到如何复制天然发质中每一层之间的生物键,这之间还存在许多挑战,但如果能够制造出具有与毛发类似层次结构的金属,就可以生产出非常坚固的材料,并应用于救生绳以及建材等许多方面。
(本报综合)