Mis on pärlmutter? Pärlmutri omadused, ekstraheerimine, pealekandmine ja hind. Looduslike protsesside kopeerimine aitas luua kunstlikku pärlmutrit Pärlmutri tulevik: sõjaline nanotehnoloogia

Willem Kalf, Natüürmort Holbeini karikaga, Nautiluse tass ja puuviljataldrik, 1678

Hiina teadlased on kirjeldanud kunstliku pärlmutri valmistamise meetodit, mis ei erine looduslikust. Tehnoloogiat saab kasutada ka teiste keeruliste metamaterjalide sünteesimiseks, mis ühendavad polümeeri ja mineraalseid komponente. Autorid kirjutavad sellest ajakirja avaldatud artiklis Teadus.

Pärlmutter on keeruka struktuuriga looduslik komposiitmaterjal, mida teatud tüüpi molluskid ladestavad kesta siseseinale. Selle moodustavad kaltsiumkarbonaadi - aragoniidi ortorombilised kristallid. Selle mineraali kuusnurksed plaadid läbimõõduga umbes 10-20 mikronit ja paksusega umbes 5 mikronit asetatakse paralleelselt kattuvatesse kihtidesse, mis on vooderdatud valgu ja polüsahhariidi biopolümeeridega, sealhulgas kitiin ja fibroiin.

See kombinatsioon annab pärlmutterile mitmeid väärtuslikke omadusi, mis on praktilisel kasutamisel väga huvitavad: tugevus, elastsus, pragunemiskindlus. Kunstliku pärlmutri saamiseks on erinevaid lähenemisviise: kihtide kaupa kasvatamine, ise kokkupanek ja külmvalu. Shu-Hong Yu ja tema kolleegid Hiina teaduse ja tehnoloogia ülikoolist märgivad siiski, et ükski neist keerukatest tehnoloogiatest ei tooda materjali, mida saaks võrrelda loodusliku pärlmutriga, ja "ei kasuta elusorganismidega sama strateegiat .”

Esimese eduka katse saada pärlmutter looduslikku mineraliseerumisprotsessi imiteerides tegid Cambridge'i teadlased juba 2012. aastal. Teadlased ladestasid klaassubstraadi pinnale õhukese kihi biopolümeere, moodustasid neis poorse struktuuri ja kastsid need seejärel lahusesse, mis sisaldas uusi polümeere ning kaltsiumi- ja magneesiumisoolasid koguses, mida leidub looduslikes emades. pärl. Protsessi korrati ikka ja jälle, et moodustada uusi kihte, kuni saadi kvaliteetsed kunstliku pärlmutri proovid, mis on "identsed looduslikuga".

Hiina teadlased eesotsas Shu-Hong Yuga on seda lähenemist lihtsustanud, tuginedes polümeermaatriksi kihtide mineraliseerumisele. Kasutades külmutamist - kristallide anisotroopset moodustumist kitosaanilahuse jahutamisel, said autorid kihilise struktuuri, mis äädikhappe mõjul atsetüüliti, moodustades stabiilse kitiinmaatriksi. Sellest pumbati magneesiumi juuresolekul läbi kaltsiumvesinikkarbonaadi lahus, mis ladestus kitiinikihtide vahele mineraalsete kihtidena. Lõpuks lisati materjalile fibroiinivalgu polümeerid ja pressiti.

Uurinud saadud metamaterjali, kinnitasid teadlased selle lähedust looduslikule pärlmutrile erinevatel struktuuritasanditel. Kaltsiumkarbonaat moodustas aragoniidi kristallid, mis on pisut suuremad kui looduslikud, muutes pärlmutri pisut vähem kõvaks. Kuid üldiselt on sellisel materjalil säilinud kõik pärlmutri kasulikud omadused, sealhulgas atraktiivne välimus ja vastupidavus mikropragude kasvule.

Karpide sisemisel kihil kasvab pärlmutter. See koosneb aragoniidi kristallidest. Aragoniitplaadid murravad valguskiiri, nii et pärlmutter paistab sillerdav ja sisaldab kõiki vikerkaare värve. Kõige kaunimate pärlmuttersortidega karpe leidub tavaliselt Pärsia lahes, Punases meres ja Vaikse ookeani saartel. Tume pärlmutter saadakse merimolluski haliotis’i kestast ja valge pärlmutter India meripärliaustrist. Pärlmutrist valmistatud tooteid kandsid vaaraod Vana-Egiptuses eKr. Idas kasutatakse seda vaaside, sirmide, lakikarpide, nööpide, peeglite ja muude majapidamistarvete inkrusteerimiseks.

Kodus saab seda iga kala soomustest. Pärlmutter valmistamine võib olla lõbus keemiakatse, mida teie lapsed naudivad. Kala soomused sisaldavad ainet guaniini, millest valmistatakse pärlmutterpigmenti. Varem kasutati sellist pigmenti sageli kosmeetikatoodete valmistamisel, näiteks pärlmutterlaki loomiseks. Mitu aastakümmet tagasi müüdi pärlipulbrit igas apteegis, sest seda peeti tervisele kasulikuks. Karpkala on pigmendi saamiseks parim valik. Osta toidupoest kala, kraabi soomused maha ja pane klaaspurki. Lisa vesi ja hakka vedelikku mikseriga segama, kuni hõbedane neitsinahk on soomusel näha. See peaks hakkama eralduma pisikesteks kristallideks ja moodustuma purgi põhjas setteks. Kurna segu ja kuivata pärlmutterpulber.

Mõelgem ka sellele, kuidas saadud pulbrist teha pärlmutterakvarelli. See värv sobib hästi laste joonistamiseks ja mõjub maagiliselt. Kujutage ette, kui õnnelik on teie laps, kui ta joonistab sädelevaid haldjaid või salapärase lumise metsa.

Värvi loomiseks vajate veepõhist kummiaraabikut (st akaatsiavaiku). Seda ainet võib leida kunstitarvete kauplustes. Valmistage ette ka koht, kuhu te valmis värvi valate. Selleks sobivad hästi kasutatud kosmeetika konteinerid. Väike kandiline huulepalsami konteiner töötab hästi. Valage pärlmutter anumasse väga ettevaatlikult. See on nii kerge, et lendab väikseimagi tuulehoog peale mööda tuba ringi. Lisage vaiku vahekorras umbes neli osa pärlmutrist ühe osa vaigu kohta. Pärast segamist ei tohiks konsistents olla vedel ega sisaldada tükke. Vajuta lusikaga peale ja värv ongi valmis. On veel üks võimalus pärlmuttervärvi saamiseks puhtalt keemilisel meetodil ilma pulbrit kasutamata. Otsige baariumtiosulfaati. Selle kristallid segatuna läbipaistva küünelakiga annavad lakile pärlmuttervärvi. Kui lisada need puiduliimile ja kanda kõvale pinnale, tekib pärlmutterefekt.

Pärlmutrist taldrikute jäljendamiseks suveniiride valmistamisel ja vihikute kaunistamisel võib kasutada magneesiumsulfaadiga piserdatud luuliimilahust. Saadud soolakristallide kihile kantakse kalasoomuste ja liimi segu ja kaetakse želatiinilahusega. Kunstlik pärlmutter kombineerib kaunilt mahagoni ja elevandiluuga. Sellest valmistatud ehted komplimenteerivad tumedat nahka.

Huulepulk, küünelakk või lauvärv näevad hoopis teistsugused välja, kui lisada neile pärlmutter. Seda aetakse sageli segamini pärlitega, mis pole üllatav, kuna mõlema koostis ja päritolu on sarnane. Ja veel, pärlmutter on iseseisev kivi. Sellel on oma omadused, maagilised omadused ja eesmärk.

Kõik kalliskivid ei pärine kividest. Seal on dekoratiivkive, mis kunagi olid osa bioloogilisest struktuurist. Pärlmutter, nagu korallid, merevaik või pärlid, on üks neist orgaanilistest mineraalidest. Mis on aga pärlmutter kui mineraal?

Pärlmutter on sillerdav sillerdav kiht pärli molluski sees. Kivi saksakeelne nimi tähendab "pärlite ema". Ja see on õiglane, sest iga kest, millesse on kukkunud liivatera või muu võõras kild, loob pärli.

Kui midagi sisse ei satu, ei kata pärlmutterkiht tera, vaid kasvab molluski seintel.

Keemiliselt on mineraaliks kaltsiumkarbonaat (CaCO3), mis põhineb gaseeritud lubjal või aragoniidil (85%) koos konchioliini (12%) ja vee (3%) seguga.

Materjali tugevus on madal - 2,6–4,6 Mohsi skaalal. Vikerkaare sillerdus tekib ainulaadse aragoniidikihtide paigutusega, mis murrab päikesevalgust erinevalt.

Gemoloogi seisukohalt pole see kalliskivi, kuid selle dekoratiivsed omadused võrdsustavad nendega pärlmutri.

Looduslikud kivid on haprad, seetõttu töötlevad neid kvalifitseeritud käsitöölised ainult käsitsi.

Kivi ajalugu

Pärlmutter on inimestele teada olnud tuhandeid aastaid. Seda leidub Vana-Egiptuse vaaraode haudadest, Iraagis leiti viis tuhat aastat eKr valmistatud kivist kaelakee.

Idas kasutati seda kivi paleede seinte, roogade ja majapidamistarvete kaunistamiseks ning lemmikuks peeti valget materjali.

Muistsed ravitsejad kasutasid mineraali antiseptikuna haavade parandamiseks ja keskaegsed laiendasid kasutusala, jahvatades kivi tervendavate tinktuuride ja jookide valmistamiseks.

Ta tõi pattu tegema rohkem kui ühe keskaegse Euroopa munga. Nad müüsid pärlmutterosakesi "pakendis" Jumala õnnistusega "ingli tiibade sulgedena" jõukatele koguduseliikmetele. Olles kiiresti rikkaks saanud, loobusid nad mungast ilmaliku elu kasuks.

Pärlmutriga tutvus Venemaa 17. sajandi lõpus – 18. sajandi alguses. Mineraaliga kaunistati kirikuid ja interjööre, aadel oli uhke uhkete sillerdava materjaliga kaunistatud kastide ja nuusktubakakarpide üle.

Rooma keisrid olid teadlikud kivi omadustest, et anda selle omanikule tarkust ja kingitust teiste mõtteid lugeda ning Nero käskis oma palee seinad vooderdada vikerkaareplaatidega.

Kivi hindasid Maarja Stuart ja Katariina Suur, kelle sadadest esemetest koosnevat pärlmutterkollektsiooni täna Ermitaaži külastajad imetlevad.

Maavarade maardlad ja kaevandamine

Pärlmutrit kui kivi spetsiaalselt ei otsita, vaid seda kaevandatakse koos pärlitega. Ja mitte maa taevalaotusest, selle ladestused on veesügavused.

Need on raamitud kullaga, kuid pärlmutter on hõbedaga veatu. See kombinatsioon on olnud moes sajandeid ja eeldatavasti ei kaota see populaarsust.

Pärlmutriga ehted täiendavad orgaaniliselt nii äri- kui ka romantilisi rõivaid.

Kivi töötlemine hõlmab lihvimist, lõikamist, poleerimist, vormimist, graveerimist ning terve meeskond loob ühe toote.

Pärlmutter - nii saab sõna “pärlmutter” saksa keelest tõlkida. See kaunis looduslik materjal inspireerib imelisi ehteid looma mitte ainult juveliirid, vaid ka keemikud, kes soovivad iga hinna eest laboris taasluua aine ainulaadsed omadused. Aeglaselt oma eesmärgile lähenedes on nad juba saavutanud märkimisväärseid tulemusi.

Kuid ikkagi pole inimene veel suutnud algmaterjalide ja lõpptoote (antud juhul pärlmutter) füüsikaliste omaduste varieerumise osas midagi sarnast luua. Seetõttu tundub teadlaste uusim saavutus ülejäänutega võrreldes nii muljetavaldav.

Uurimistöö käigus leidsid keemikud, et pärlmutri kõrge tugevuse määrab selle struktuur. Just seda püüdsid teose autorid taasluua.

Selleks külmutati kontrollitult alumiiniumoksiidi (alumiiniumoksiidi) vesisuspensioon, millele oli lisatud üsna levinud polümeer polümetüülmetakrülaat (PMMA).
Teadlased teatasid oma saavutustest ajakirjas Science.

Hübriidkeraamika karedus määrab ka selle tugevuse, kuna see mõjutab "telliste" lõikamise protsessi ja seega ka energia hajumist. Sisend näitab üsna suuri uue materjali brikette. Varem suutsid teadlased saada nii tugeva aine proove ainult õhukeste kilede kujul. Samuti on skaneeriva elektronmikroskoobi abil tehtud foto, mis näitab materjali käitumist koormuse all. Kahjustused levivad väikeste pragude kujul (foto Lawrence Berkeley National Laboratory). Nende avastus põhines teiste Berkeley teadlaste Eduardo Saizi ja Antoni Tomsia kaheaastasel tööl.

Siis avastasid teadlased, et merevee külmutamise teel on võimalik luua inimluule väga vastupidav kunstlik asendus.

Seekord külmutasid keemikud esmalt ka vee, kuid selleks, et luua maatriks, mis sai aluseks alumiiniumoksiidplaatidest (lamellidest) raami saamiseks (see hõivas jääga täitmata poorid). Seejärel eemaldati jää aurustamisega ja selle asemele lisati polümeer.

Materjali tugevuse määrab selle võime hajutada deformatsioonienergiat. Sel juhul võimaldab alumiiniumoksiidplaatide vaheline polümeer neil üksteise suhtes "libiseda" ja seeläbi koormust jaotada, nagu seda teevad molluskite kestade valgustruktuurid.

Kuid keemikud ei suutnud luua mitte ainult plaatraami. Nad suutsid mõjutada plaatide paksust, nende makroskoopilist orientatsiooni, keemiat ja lamellide liideste karedust. Raami paagutamise ajal kihtidega risti kokku surudes saadi ka alumiiniumoksiidist “tellised” ning saavutati nende vahel keraamiliste sildade moodustumine ja tihendamine. Võimalus kõiki neid parameetreid varieerida võimaldab tulevikus saada ka muude omadustega materjale ning suure tõenäosusega leidub nende hulgas ka neid, mis on praegustest veelgi paremad.

"Püüdsime jäljendada looduslikke tugevdusmehhanisme, sundides alumiiniumoksiidi osakesi hierarhilistesse struktuuridesse joonduma," ütleb Ritchie labori pressiteates. "Loodame tulevikus, et juba saadud komposiitide uurimine võimaldab meil täiustada unikaalse kõvaduse ja tugevusega kergete mittebioloogiliste materjalide süntees.

Tulevikus kavatsevad keemikud hankida veelgi tugevamaid materjale. Nad loodavad saavutada uusi ja põnevaid tulemusi, muutes alumiiniumoksiidi/PMMA suhet, et suurendada keraamika sisaldust, asendades polümeeri teisega ja isegi asendades kogu polümeeri metalliga.

Berkeley teadlased usuvad, et metall mitte ainult ei võimalda plaatidel üksteise suhtes liikuda (selliste mõõtmetega on see üsna teostatav), vaid võtab ka osa koormusest. Lisaks võib see erinevalt polümeerist töötada kõrgetel temperatuuridel.

Tulemuseks on kerge ja vastupidav komposiitmaterjal, mis leiab alati rakendust nii energia- kui ka transporditööstuses, on teadlased kindlad. Piisab, kui tuua lihtne näide: paljud sellisest komposiidist valmistatud autoosad kaaluvad oluliselt vähem kui teras, millel on positiivne mõju kütusekulule.

Enne kui idee teoks saab (mis võimaldab tootjatel kasu saada), on vaja mitte ainult materjali ennast täiustada, vaid ka korraldada selle masstootmine.

Sellel on iseloomulik vikerkaare toon. Selle põhjuseks on kesta enda struktuur, mis koosneb pisikestest plaatidest, mis on eraldatud õhukeste õhukihtidega, mis murravad valguskiiri. Kuigi see mass koosneb õhukestest üksteist katvatest kihtidest, mida karbis elava looma keha järk-järgult eritab, on see väga tugev.
Tootmine
Peamised pärlmutterkarpide kaevandamise kohad on Pärsia laht, Punane meri, Tseilon, Jaapan, Borneo ja Filipiinid, mõned Vaikse ookeani troopilised saared, USA, Mehhiko ja Kanada. Magevee pärlkarbid on peaaegu välja surnud, mõnikord leidub neid Põhja-Euroopa ja Venemaa põhjaosa jõgedes. Kvaliteetset pärlmutrit kaevandatakse ainult troopilistes meredes.
Suur osa turust on pärlmutter, mille sukeldujad saavad pärlite otsimise käigus karpidest. Siiski on karpe, milles on pärlmutrit palju rohkem kui tavalistes - neid kaevandatakse eraldi. Pärlmutri värvus varieerub olenevalt sellest, kus seda kaevandatakse – näiteks India manillakarp toodab eranditult valget pärlmutrit, leplikast aga tumepunast pärlmutrit.
Lugu
Pärlmutter on inimestele teada olnud väga pikka aega ja oli üks esimesi teadaolevaid dekoratiivmaterjale – selle kiviga kaelakeesid, kõrvarõngaid, käevõrusid ja muid ehteid leidub Vana-Egiptuse haudadest. Vana-Roomas hinnati pärlmutrit samaväärselt pärlitega, seda peeti tarkuse ja jõu sümboliks – legendi järgi olid keiser Nero palee seinad ääristatud pärlmutterplaatidega. Keskajal olid pärlmutriga kaunistatud tassid ja anumad eriti populaarsed aadli seas, nende jaoks kasutati ka terveid, graatsiliselt keerdunud meritiokarpe, hõbedasse sätitud ja kaunistatud müütilisi merekoletisi või näkisid kujutavate peenete gravüüridega. eesmärkidel. Usuti, et sellisesse tassi valatud jook ravib raskeid haigusi ja pikendab eluiga.

Venemaal XVIII-XIX sajandil. enamikus ehetes kasutati pärlmutterit koos vääriskividega, mis oli õukonnajuveliiride lemmiksisustus; Tassid, nuusktubakas, karbid ja kirikuriistad olid samuti kaunistatud pärlmutrist "kaaludega". Mary Stuartil ja Katariina II-l olid pärlmutrist kaelakeed.

Osa ehtekomplektist (kokku 15 eset), teemandid, kuld, pärlmutter, 18 c (Teemantfondi kollektsioonist).

Kuni 18. sajandini võis pärlmutterpulbrit osta igast apteegist – seda peeti ainulaadseks tervendavaks aineks (tänapäeval kasutatakse pärlmutterit aktiivselt ka kosmetoloogias ja farmaatsias).

Kunstlik pärlmutter
Tänapäeval on pärleid ja pärlmutrist sisaldavate karpide saak väga piiratud. Vajadus pärlite ja pärlmutri järele on palju suurem, kui loodus pakkuda suudab – karpide kasvamine võtab kaua aega ja neid on üsna raske hankida. Kunstliku pärlmutri tootmine, mille valmistamisel kasutatakse želatiini ja “pärliessentsi”, on juba ammu välja kujunenud. See aine (essence d’Orient) on kõleda (Ukelei, Cyprinus alburnus) soomuste vedelik. Soomuseid jahvatatakse veega, kuni kogu läikiv pigment ladestub anuma põhja. Seda sadet pestakse ammoniaagiga ja segatakse lahjendatud želatiiniga. Hõbedase läikega aine koosneb mikroskoopilistest kristallidest, guaniini ja lubja ühendist. Meetod leiutati 17. sajandil Prantsusmaal.

Pärlmutrist valmistatakse ehteid (sõrmused, käevõrud, kõrvarõngad, helmed ja kaelakeed, ripatsid) ja aksessuaare (nööbid, lehvikud, karbid, peeglid, kammid jne), inkrusteeritakse mööblit, muusikariistu, majapidamistarbeid.


mündihoidja huulepulgakohver kosmeetikakott sigaretikohver

binoklid ja ventilaatorid

kast ja kotid

kandekotid ja tabletikarp

mansetinööbid, puudrikarp ja lusikad (olen puudutatud)))

Peamine töötlemisviis on pärlmutrist lõigata spetsiaalse terassaega, seejärel eemaldada teritaja abil pealmine kiht, seejärel lihvida ja siluda. Viimasel etapil poleeritakse see spetsiaalse väävelhappe lahusega, mis annab pärlmutterile täiendava läike.
Pärlmutrit saab värvida, see protsess võtab 2-3 päeva ja põhivärv on must, kuna see on väga populaarne ja ebatavaliste varjunditega. Populaarne on pärlmutrist inkrustatsiooni tehnika, mille aluseks on puit, väärismetallid ja kivid. Üheks hetketrendiks ehete vallas on pärlmuttermosaiigid – pinnale on inkrusteeritud väikesed pärlmutrist killud, mis kokkuvõttes moodustavad suure murdumisarvuga ebatavalise pildi.

Tõeline pärlmutter määratakse kuumuse ja lahtise leegi abil. Sellele toomisel 2% vett sisaldav pärlmutter praguneb ja kaotab oma sära. Pärlmutter kardab hapete, abrasiivide, aurude ja kosmeetika mõju.
Pärlmutrist ehete eest hoolitsemine on lihtne – mustuse eemaldamiseks pestakse neid seebivees või pühitakse kartulitärklisega; Peamine reegel on hoida pärlmutter puhas. “Ema”, nagu “laps” pärlgi, kannatab tähelepanupuuduse all ja muutub sagedase kandmise tõttu paremaks.

Ettevalmistamisel kasutatud veebisaidid: etsy.com, dragkamen.ru, abc-jewels.rubizhuterija.com, bicostyle.ru, kamni-minerali.lact.ru, inmoment.ru