Jibión - Cuttlebone
La sepia , también conocida como hueso de sepia , es una estructura interna dura y quebradiza (una cáscara interna) que se encuentra en todos los miembros de la familia Sepiidae , comúnmente conocida como sepia , dentro de los cefalópodos . En otras familias de cefalópodos se le llama gladius .
Jibión se compone principalmente de aragonito . Es una carcasa llena de gas con cámara que se utiliza para el control de la flotabilidad ; su sifúnculo está muy modificado y se encuentra en el lado ventral de la concha. La estructura microscópica de la jibión consta de capas estrechas conectadas por numerosos pilares verticales.
Dependiendo de la especie, las jibias implosionan a una profundidad de 200 a 600 metros (660 a 1970 pies) . Debido a esta limitación, la mayoría de las especies de sepias viven en el fondo marino en aguas poco profundas, generalmente en la plataforma continental .
La sepia más grande pertenece a Sepia apama , la sepia australiana gigante, que vive entre la superficie y una profundidad máxima de 100 metros.
Usos humanos
En el pasado, las jibias se molían para hacer polvo de pulir, que era utilizado por los orfebres . El polvo también se añadió a la pasta de dientes y se utilizó como antiácido con fines medicinales o como absorbente . También se utilizaron como medio de talla artística durante los siglos XIX y XX.
Hoy en día, las jibias se utilizan comúnmente como suplementos dietéticos ricos en calcio para aves enjauladas , chinchillas , cangrejos ermitaños , reptiles , camarones y caracoles . Estos no están destinados al consumo humano.
Producción de cal
Como materia prima biogénica rica en carbonatos, el hueso de sepia tiene potencial para ser utilizado en la producción de cal calcítica .
Producir joyería
Debido a que el hueso de jibio es capaz de soportar altas temperaturas y se talla fácilmente, sirve como material para la fabricación de moldes para pequeñas piezas de metal para la creación de joyas y pequeños objetos escultóricos.
También se puede utilizar en el proceso de fundición de peltre, como molde.
Estructura interna
La microestructura de la jibión consta de dos componentes, tabiques horizontales y pilares verticales. Ambos componentes están compuestos predominantemente por aragonito . Los tabiques horizontales dividen el hueso de la jibia en cámaras separadas. Estas cámaras están sostenidas por pilares verticales que tienen una estructura corrugada (u "ondulada"). El grosor de estos pilares varía de una especie a otra, pero suelen tener unos pocos micrones de grosor. Los tabiques horizontales son típicamente más gruesos que los pilares verticales y consisten en una estructura de doble capa. La capa superior de los tabiques y las paredes consta de cristales alineados verticalmente, mientras que la subcapa inferior consta de nanobarras giradas entre sí para formar una estructura de " madera contrachapada ". En general, esta microestructura en cámara da como resultado que el hueso de la jibia tenga una porosidad superior al 90% en volumen.
- Visualización en 3D de un hueso de sepia mediante micro tomografía computarizada industrial
Vista 3D de parte de una jibión a baja resolución.
Vista general de una pieza a alta resolución, aproximadamente 5 µm / vóxel.
Mayor aumento.
Vista detallada con un aumento muy alto. El espesor de pared de las estructuras verticales es de aproximadamente 10 µm.
- Vuelo a través de las correspondientes pilas de imágenes tomográficas
Vuelo a través de la pila de imágenes µCT correspondiente, dirección de sección aproximadamente 30 °, vista lateral.
Vuelo a través de la pila de imágenes µCT correspondiente, dirección de sección aproximadamente 30 °, vista superior.
Vuelo a través de la pila de imágenes alineadas, vista lateral.
Vuelo a través de la pila de imágenes alineadas, vista superior.
Vuelo a través de la pila de imágenes alineadas, vista superior, sección ampliada.
Propiedades mecánicas
| Parte de una serie relacionada con |
| Biomineralización |
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La sepia se ha estudiado extensamente debido a su capacidad para ser al mismo tiempo ligera, rígida y tolerante a los daños. Esta combinación de propiedades mecánicas ha llevado a la investigación de espumas cerámicas biomiméticas inspiradas en la sepia . Además, debido a sus propiedades mecánicas, la jibia se ha utilizado como andamio en superconductores y aplicaciones de ingeniería de tejidos . El peso ligero de la sepia se debe a su alta porosidad (más del 90% en volumen). La rigidez del hueso de la jibia surge de la composición de la estructura en cámaras de aproximadamente 95% de aragonito (un material rígido) y 5% de material orgánico . Dado que la rigidez de un material compuesto estará dominada por el material con la mayor fracción de volumen, la sepia también es rígida. Se midió que la rigidez específica de la sepia en una especie era tan alta como 8,4 [(MN) m / kg]. La propiedad más intrigante de la jibión es su capacidad para tolerar daños dado que la aragonita es un material quebradizo . La alta tolerancia al daño se puede vincular a la microestructura única de la sepia .
Proceso de deformación
Debido al estilo de vida marino de la sepia, la sepia debe ser capaz tanto de resistir grandes fuerzas de compresión del agua como de evitar una falla repentina por fragilidad . La sepia de algunas especies bajo compresión ha demostrado una energía específica a la par con algunas espumas avanzadas hechas de materiales más compatibles, como metales y polímeros . La alta absorción de energía es el resultado de varios factores.
La falla del hueso de la jibia ocurre en tres etapas distintas: formación de grietas locales, expansión de grietas y densificación. La formación de grietas ocurre típicamente en el medio de las paredes verticales en la estructura de cámaras de la jibión. La ubicación de la formación de grietas está controlada por la ondulación en la estructura corrugada de las paredes. La ondulación de las paredes de la jibión proporciona un equilibrio optimizado entre la rigidez y la fragilidad de la estructura general. Esta estructura ondulada inhibe la propagación de grietas, aumentando la entrada de energía necesaria para la falla. Después de que se hayan producido daños suficientes en las paredes del hueso de la jibia, se produce un proceso conocido como densificación mediante el cual las paredes se compactan gradualmente mientras continúa la fractura. Se disipa una energía significativa en el agrietamiento continuo de las paredes mientras se produce la densificación. También se ha observado que bajo esfuerzos de compresión, las cámaras de capas horizontales del hueso de la jibia fallarán secuencialmente. Mientras una cámara se fractura y densifica, las otras cámaras no se deformarán hasta que se haya penetrado el tabique entre las cámaras. El tabique es significativamente más fuerte que las paredes verticales debido a su estructura de " madera contrachapada ", lo que aumenta aún más la energía total necesaria para la falla estructural completa de la sepia.
Ver también
Notas al pie
Referencias
- Neige, P. (2003). "Combinando disparidad con diversidad para estudiar el patrón biogeográfico de Sepiidae" (PDF) . Berliner Paläobiologische Abhandlungen . 3 : 189-197.