Was ist so seltsam daran, einen Menschen aufzuhängen? Ihr Haar ist viel stärker als das eines Elefanten.

Wichtige Punkte

★ Theoretisch reicht ein Haarschopf aus, um einen LKW anzuheben.

★ Je dicker das Haar ist, desto stärker ist es. Menschenhaar ist stärker als Elefantenhaar, das viel dicker ist.

Kürzlich ging ein Video viral, in dem eine Frau mit ihren Haaren an einem U-Bahn-Handlauf hängte, und alle staunten über die hohe Qualität der Haare dieser jungen Dame.

Dieses Verhalten sollte jedoch auf keinen Fall von jedem nachgeahmt werden, denn bei dieser Frau handelt es sich um eine professionelle Luftakrobatin im Zirkus, die sich oft mit ihren Haaren erhängt, was allerdings viel Training erfordert und besondere Anforderungen an die Frisur stellt. Wenn es normale Menschen unbedacht versuchen, kann es zu schweren Verletzungen kommen. Anschließend kam auch die Frau heraus, um sich zu entschuldigen. Sie sagte, sie habe nur ein lustiges Video drehen wollen und nicht damit gerechnet, allen Ärger zu machen.

Wie stark kann Haar also sein? Hat die Dicke des Haares etwas mit seiner Stärke zu tun? Lassen Sie uns als Nächstes über dieses Problem sprechen.

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Unsere Haare können einen LKW anheben

In der Materialwissenschaft verwenden wir normalerweise die Festigkeit, um die Zug-/Druckeigenschaften eines Materials zu messen. Sie gibt die maximale Kraft an, die ein Material pro Querschnittsflächeneinheit stabil aushalten kann. Es handelt sich um eine inhärente Eigenschaft des Materials und hat nichts mit seiner Größe zu tun.

Wenn wir beispielsweise mit der Hand an einem Stahldraht und Kartoffelschnitzeln gleicher Dicke ziehen und dabei die gleiche Kraft anwenden, brechen zuerst die Kartoffelschnitzel, der Stahldraht jedoch nicht. Man kann davon ausgehen, dass die Zugfestigkeit von Stahldraht größer ist als die von Kartoffeldraht.

Stahldraht (links) und Kartoffelschnitzel (rechts) | pixabay, Tuchong

Forscher fanden heraus, dass menschliches Haar nach diesem Standard sehr stark ist und sogar mit Stahl verglichen werden kann!

Berechnungen zeigen, dass 500 bis 1.000 Haare das Gewicht eines Erwachsenen tragen können. Ein normaler Mensch hat fast 100.000 Haare auf dem Kopf, die zusammen ein Gewicht von 5 Tonnen tragen können, genug, um einen großen Lastwagen anzuheben!

Auch im Alltag stellen wir fest, dass wir beim Ausreißen von Haaren diese an der Wurzel ausreißen und sie selten in der Mitte brechen. Das zeigt, dass menschliches Haar tatsächlich sehr stark ist. Wenn man die gesamten Haare einer Person zusammenbindet und kräftig daran zieht, wird möglicherweise die Kopfhaut abgerissen, das Haar bricht jedoch nicht.

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Je dicker das Haar, desto kraftvoller ist es? NEIN

Die meisten Tiere haben Haare. Menschen haben Haare, Schweißhaare und Bärte, Affen haben Körperbehaarung und Schafe haben Wolle. Die Haardicke variiert von Tier zu Tier, und auch die Haardicke von erwachsenen Tieren und Jungtieren der gleichen Art ist unterschiedlich.

Doch welcher Zusammenhang besteht zwischen Haarstärke und -dicke? Wissenschaftler haben ein Experiment durchgeführt und die Ergebnisse waren etwas unerwartet.

Elefantenhaar (oben) und Menschenhaar (unten) | Pixabay

Das menschliche Haar ist im Vergleich zu Säugetieren relativ dünn (ca. 0,06 mm Durchmesser), während das Haar von Giraffen und Elefanten relativ dick ist. Wissenschaftler der University of California in den USA sammelten Haare verschiedener Tiere und untersuchten deren Stärke.

Sie stellten überrascht fest, dass mit zunehmendem Durchmesser die Stärke des Haares abnahm, das heißt, je dicker das Haar, desto schwächer die Stärke. Obwohl Elefantenhaar sechs- bis siebenmal dicker als menschliches Haar ist, ist es nur halb so stark wie das menschliche Haar.

Die Frage ist also: Welche Faktoren bestimmen die Stärke des Haares?

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Wovon hängt die Haarstärke ab? Der Kortex ist dominant

Aus mikroskopischer Sicht ist die Struktur des Haares mehrschichtig. Beispielsweise besteht menschliches Haar aus einer Hornschicht, einem Mark, einer Rinde, Mikrofibrillen, Fibrillen, Polypeptidketten usw.

Menschliche Haarstruktur | Baidu-Enzyklopädie

Die Hornschicht (Epidermis) ist wie Fischschuppen von der Haarwurzel bis zur Haarspitze angeordnet und quillt bei Kontakt mit warmem Wasser oder Lauge auf. Es hilft dem Haar, äußeren physischen Schäden zu widerstehen und macht etwa 5–15 % des Gesamtgewichts des Haares aus.

Die Rinde befindet sich innerhalb der Epidermis und besteht aus Proteinzellen und Pigmentzellen. Es ist der Hauptkörper des Haares und macht etwa 80 % der gesamten Haarzusammensetzung aus. Es enthält faserige Kortikaliszellen, die dem Haar Elastizität und Festigkeit verleihen. Dieser Schicht werden physikalische und chemische Auswirkungen auf das Haar (wie Haarbruch und Kräuseln) zugeschrieben.

Die Markschicht befindet sich in der Mitte des Haares und macht nur 0–5 % des Haares aus. Es spielt im Haar vor allem eine unterstützende Rolle und hat wenig Einfluss auf die Haarqualität.

Unter allen Schichtstrukturen spielt die Cortex eine entscheidende Rolle für die Festigkeit des Tierhaars. Die äußere Schuppenschicht dient dazu, das Haar intakt zu halten.

Die Studie ergab, dass beim Dehnen von dünnerem Haar (weniger als 0,2 mm Durchmesser) die Fasern in der Haarrinde hauptsächlich durch gegenseitiges Schergleiten beschädigt werden – diese Methode kann normalerweise größeren äußeren Kräften standhalten; Bei dickerem Haar hingegen treten vertikale Brüche vor allem innerhalb der Haarrinde auf und können nur geringeren äußeren Kräften standhalten.

Schergleiten und vertikaler Bruch des Haares (Cortex), ersterer kann größerer Spannung standhalten | Bild vom Autor zur Verfügung gestellt

Wissenschaftler gehen davon aus, dass der Unterschied auf Mängel im Verhältnis zur Haargröße zurückzuführen ist. Da die Zellen im Haar nicht perfekt angeordnet sind (es gibt Defekte), sind die Defekte bei dünnem Haar im Verhältnis zum Haardurchmesser größer, wodurch das Auftreten von Scherschlupf wahrscheinlicher wird. Bei dickem Haar sind die Defekte im Verhältnis zur Haargröße kleiner, wodurch vertikale Brüche wahrscheinlicher werden. Aus diesem Grund ist das Haar umso schwächer, je dicker es ist.

Bei allen in dieser Studie getesteten Haaren galt: Je dünner das Haar, desto kräftiger ist es. Aber es gibt Ausnahmen von allem, und Wildschweine sind eine Ausnahme. Studien haben ergeben, dass Wildschweinhaar so dick wie Elefantenhaar, aber weniger als halb so stark ist. Dies liegt daran, dass sein Haar besonders ist, wahrscheinlich um es dem Menschen beim Essen leichter zu rasieren, und dass es im Allgemeinen viele Poren aufweist, was seine Zugfestigkeit stark verringert.

Wildschwein: Ich habe gehört, du wolltest mich fressen? |pixabay

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Natürliches Haar ist sehr stark und ein gutes Material für die Bionik

Warum beschäftigen sich Wissenschaftler mit Haaren? Es dient auch den Anwendungsanforderungen.

Die Rinde der meisten Tierhaare weist hochfeste Proteinfasern auf, die ihr Zugfestigkeitseigenschaften verleihen, die mit denen von Metall vergleichbar sind. Wenn es uns gelingt, die Zusammensetzung und Struktur von natürlichem Haar nachzuahmen und synthetische Materialien mit ausreichender Festigkeit herzustellen, ist zu erwarten, dass diese Metalle auf ungiftige, harmlose und biologisch stabile Weise ersetzen können, was große Aussichten in der Biomedizin bietet.

Darüber hinaus haben Wissenschaftler herausgefunden, dass Melanosomen auch das Haar kräftigen, sodass dunkles Haar (z. B. schwarzes Haar) kräftiger ist als helles Haar (z. B. weißes Haar). Dies ist auch eine Forschungsrichtung für hochfeste Kunststoffe.

Also, du weißt es, oder? Wie wichtig sind schwarze Haare?

Autor: Lin Qiang, Maschinenbau, Shanghai Jiao Tong University

Herausgeber | Ding Zong

Dieser Artikel wird von „Science Facts“ (ID: Science_Facts) erstellt. Bei Nachdruck bitten wir um Quellenangabe.

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