Перламутр

Средняя прочность перламутр обусловлена его структурой из гексагональных пластинок арагонита, которые могут быть склонны к трещинам и сколам при обычном ношении.

Уязвимость перламутр к воде, солнечному свету, сухим условиям, теплу и химическим веществам означает, что он требует тщательного обращения при повседневном использовании.

Nacre до конца не изучено. Начальная сборка, наблюдаемая у Pinna nobilis, обусловлена агрегацией наночастиц (~ 50–80 нм) в органической матрице, которые образуют волокнообразные поликристаллические конфигурации. Число частиц последовательно увеличивается, и при достижении критической упаковки они сливаются в пластинки раннего перламутра. Рост перламутра опосредуется органическими веществами, контролирующими начало, продолжительность и форму роста кристаллов. Считается, что отдельные арагонитовые «кирпичи» быстро вырастают на всю высоту перламутрового слоя и расширяются, пока не упираются в соседние кирпичи. Это создает гексагональную плотную упаковку, характерную для перламутра. Кирпичи могут образовываться на случайно распределенных элементах внутри органического слоя, четко определенных расположениях белков или могут расти эпитаксиально из минеральных мостиков, идущих от лежащей под ним таблетки. Перламутр отличается от волокнистого арагонита - хрупкого минерала той же формы - тем, что рост по оси c (то есть примерно перпендикулярно оболочке, в перламутре) происходит медленно в перламутре и быстро в волокнистом арагоните.

Nacre состоит из гексагональных пластинок арагонита (форма карбоната кальция) шириной 10–20 мкм и толщиной 0,5 мкм, расположенных в непрерывной параллельной пластине. В зависимости от вида различаются формы таблеток; у ушной раковины таблетки прямоугольной формы с более или менее растворимыми симметричными секторами. Какой бы ни была форма таблеток, самые маленькие частицы, которые они содержат, представляют собой неправильные округлые гранулы. Эти слои разделены листами органической матрицы (поверхностей раздела), состоящей из эластичных биополимеров (таких как хитин, люстрин и шелкоподобные белки). Эта смесь хрупких пластинок и тонких слоев эластичных биополимеров делает материал прочным и эластичным, с модулем Юнга 70 ГПа и пределом текучести примерно 70 МПа (в сухом состоянии). Прочность и упругость также, вероятно, обусловлены адгезией за счет расположения пластинок «кирпичной кладки», что препятствует распространению поперечных трещин. Эта структура, охватывающая несколько размеров по длине, значительно увеличивает ее прочность, делая ее почти такой же прочной, как кремний. Статистическая вариация пластинок отрицательно влияет на механические характеристики (жесткость, прочность и поглощение энергии), поскольку статистическая вариация ускоряет локализацию деформации. Однако отрицательные эффекты статистических вариаций могут быть компенсированы интерфейсами с большой деформацией при разрушении, сопровождающейся деформационным упрочнением. С другой стороны, трещиностойкость перламутра увеличивается с умеренными статистическими отклонениями, что создает жесткие области, где трещина закрепляется. Но более высокие статистические вариации создают очень слабые области, которые позволяют трещине распространяться без особого сопротивления, вызывая снижение вязкости разрушения. Исследования показали, что эти слабые структурные дефекты действуют как диссипативные топологические дефекты, связанные упругим искажением. Перламутр кажется переливающимся, потому что толщина пластинок арагонита близка к длине волны видимого света. Эти структуры конструктивно и деструктивно интерферируют с разными длинами волн света под разными углами обзора, создавая структурные цвета. Кристаллографическая ось c направлена приблизительно перпендикулярно стенке оболочки, но направление других осей варьируется между группами. Было показано, что соседние таблетки имеют резко различающуюся ориентацию оси c, обычно произвольно ориентированную в пределах ~ 20 ° от вертикали. У двустворчатых моллюсков и головоногих моллюсков ось b направлена в направлении роста раковины, тогда как у моноплакофора ось a наклонена таким образом. Сцепление кирпичей из перламутра имеет большое влияние как на механизм деформации, так и на ее прочность. Кроме того, граница раздела минерал-органика приводит к повышенной упругости и прочности органических прослоек.

С древности перламутр используется для инкрустации различных предметов обихода и изготовления украшений. Перламутр издавна использовался для изготовления резных изделий и резки камней. Для обработки перламутра используют обычные стальные инструменты и резцы. Окончательная шлифовка и полировка осуществляется на полировальнике из ткани, кожи или фетра при помощи окиси олова, окиси алюминия, крокуса. В настоящее время высококачественные перламутровые раковины можно найти в многочисленных ручьях, реках и озёрах почти повсеместно на востоке США, в Канаде, Мексике, в Европе, Азии, Японии и других местах. В последнее время всё больше ювелиров-дизайнеров прибегают к применению перламутра различных цветов и оттенков в современных ювелирных изделиях. Перламутр хорошо сочетается как с серебром и органическими камнями (кораллом, жемчугом), так и с поделочными камнями (малахитом, бирюзой, агатом). Но в последних коллекциях авангардных ювелирных изделий можно увидеть сочетания перламутра и с бриллиантами, изумрудами, сапфирами, благородным опалом. Новое направление в дизайне ювелирных изделий — изготовление украшений с элементами перламутровой мозаики. Мозаика — это древнее искусство выкладывания небольших разноцветных кусочков на скрепляющую основу (цемент, клей, эпоксидные смолы) с целью украшения поверхности. Материалом для перламутровой мозаики служит перламутр различных цветов и оттенков, желательно одной толщины. В композиции могут также присутствовать пластины малахита, бирюзы, коралла, гагата. Размер пластин перламутра, используемых для мозаичных работ, зависит от размера мозаики. Общее правило гласит: если размер мозаики в целом меньше чем 0,3×0,3 м, размер отдельных кусочков не должен превышать 5 мм. Другое правило гласит: мозаики выглядят лучше и более профессионально, если все кусочки имеют приблизительно один и тот же размер. Для основания мозаик выполняется изделие по традиционной технологической схеме как для выемчатой или перегородчатой эмали. Для выбора композиции перламутровой мозаики лучше ограничиваться геометрическими орнаментами. Так как каждая деталь рисунка должна быть вырезана точно по контуру, необходимо избегать в рисунке сложных изгибов, сопряжение которых с соседними пластинами будет представлять серьёзную проблему. При выборе любой композиции большое значение имеет цвет перламутра и его интенсивность. Остановившись на определённой композиции, её делят на детали так, чтобы каждая из них могла быть сделана из одной пластины. Оригиналом руководствуются при наборе мозаики, а переведённая на бумагу копия разрезается на отдельные детали. Вырезанные из бумаги детали мозаики наклеиваются на выбранные пластины с помощью водостойкого клея. Детали мозаики вырезаются из пластин с помощью подрезной пилы, при этом припуск должен быть не менее 1,5 мм. Затем на небольшом обдирочном круге, закреплённом в шпинделе станка для резьбы по камню, стачивают все края деталей точно по линиям контура, стараясь боковую поверхность деталей шлифовать так, чтобы она составляла прямой угол с поверхностью пластины. Чем лучше будут обработаны края деталей мозаики, тем плотнее можно будет подогнать их друг к другу и тем совершеннее будет работа. Если изготавливается небольшая мозаика, то можно слоем клея покрыть сразу все основание и тотчас же уложить на него кусочки перламутра. В том случае, если рисунок сложный, его набирают на стекле, постоянно сверяя с оригиналом, затем по стандартной схеме набор переносят на основание. Когда клей затвердеет, поверхность мозаики из перламутра шлифуют на планшайбе с применением свободного абразива и полируют. Перламутр также употребляется как материал для изготовления пуговиц, клавиш музыкальных инструментов, в качестве основы в ювелирных изделиях и в декоративно-прикладной живописи — например, в федоскинской миниатюре на поверхности основы для живописи часто делаются вставки из перламутра. В искусстве стран Дальнего востока — Японии, Китае, Корее, Вьетнаме — перламутр занимает важное место, им инкрустируются ширмы, шкатулки, веера, гребни, различные панно. В наши дни перламутр также применяется в косметологической промышленности, инкрустаций у музыкальных инструментов (в частности, электрогитар). В Древнем Риме перламутр являлся символом власти и мудрости, считалось, что он приносит счастье.