Madreperla

Per produrre bottoni, manici di coltelli, ornamenti, tra cui braccialetti, orecchini e spille. In passato veniva usata per produrre oggetti sacri (paramenti sacri) e per amuleti. Viene anche utilizzata negli strumenti musicali come decorazione di pregio.

Nacre è composta da piastrine esagonali di aragonite (una forma di carbonato di calcio) larghe 10–20 µm e spesse 0,5 µm disposte in una lamina parallela continua. A seconda della specie, la forma delle compresse è diversa; a Pinna le compresse sono rettangolari, con settori simmetrici più o meno solubili. Qualunque sia la forma delle compresse, le unità più piccole che contengono sono granuli arrotondati irregolari. Questi strati sono separati da fogli di matrice organica (interfacce) composti da biopolimeri elastici (come chitina, lustrina e proteine simili alla seta). Questa miscela di piastrine fragili e gli strati sottili di biopolimeri elastici rende il materiale forte e resiliente, con un modulo di Young di 70 GPa e uno stress di snervamento di circa 70 MPa (a secco). La robustezza e la resilienza sono probabilmente dovute anche all'adesione da parte della disposizione "muraria" delle piastrine, che inibisce la propagazione trasversale delle fessure. Questa struttura, che si estende su più lunghezze, aumenta notevolmente la sua tenacità, rendendola resistente quasi quanto il silicio. La variazione statistica delle piastrine ha un effetto negativo sulle prestazioni meccaniche (rigidità, resistenza e assorbimento di energia) perché la variazione statistica precipita la localizzazione della deformazione. Tuttavia, gli effetti negativi delle variazioni statistiche possono essere compensati da interfacce con grande deformazione al cedimento accompagnata da deformazione. D'altra parte, la resistenza alla frattura della madreperla aumenta con variazioni statistiche moderate che creano regioni difficili dove la fessura viene bloccata. Tuttavia, variazioni statistiche più elevate generano regioni molto deboli che consentono alla cricca di propagarsi senza molta resistenza causando una diminuzione della tenacità alla frattura.Gli studi hanno dimostrato che questi deboli difetti strutturali agiscono come difetti topologici dissipativi accoppiati a una distorsione elastica. La madreperla appare iridescente perché lo spessore delle piastrine di aragonite è vicino alla lunghezza d'onda della luce visibile. Queste strutture interferiscono in modo costruttivo e distruttivo con diverse lunghezze d'onda della luce a diversi angoli di visione, creando colori strutturali. L'asse c cristallografico è approssimativamente perpendicolare alla parete del guscio, ma la direzione degli altri assi varia tra i gruppi. È stato dimostrato che le compresse adiacenti hanno un orientamento dell'asse c notevolmente diverso, generalmente orientato in modo casuale entro ~ 20 ° dalla verticale. Nei bivalvi e nei cefalopodi, l'asse b è rivolto nella direzione di crescita del guscio, mentre nei monoplacofori è l'asse a che è così inclinato. L'incastro dei mattoni di madreperla ha un grande impatto sia sul meccanismo di deformazione che sulla sua robustezza. Inoltre, l'interfaccia minerale-organica si traduce in una maggiore resilienza e resistenza degli intercalari organici.

Nacre formazione della madreperla non è completamente compresa. L'assemblaggio iniziale, come osservato in Pinna nobilis, è guidato dall'aggregazione di nanoparticelle (~ 50-80 nm) all'interno di una matrice organica che si dispongono in configurazioni policristalline simili a fibre. Il numero di particelle aumenta successivamente e, quando viene raggiunto un impaccamento critico, si fondono nelle prime piastrine madreperlacee. La crescita della madreperla è mediata da sostanze organiche, che controllano l'inizio, la durata e la forma della crescita dei cristalli. Si ritiene che i singoli "mattoni" di aragonite crescano rapidamente fino alla piena altezza dello strato madreperlaceo e si espandano fino a raggiungere i mattoni adiacenti. Questo produce la caratteristica chiusura esagonale della madreperla. I mattoni possono nucleari su elementi dispersi in modo casuale all'interno dello strato organico, disposizioni ben definite di proteine, o possono crescere epitassialmente da ponti minerali che si estendono dalla compressa sottostante. La madreperla differisce dall'aragonite fibrosa - un minerale fragile della stessa forma - in quanto la crescita nell'asse c (cioè, approssimativamente perpendicolare al guscio, nella madreperla) è lenta nella madreperla e veloce nell'aragonite fibrosa.