Os de seiche - Cuttlebone
L' os de seiche , également connu sous le nom d' os de seiche , est une structure interne dure et cassante (une coquille interne) présente chez tous les membres de la famille des Sepiidae , communément appelés seiches , au sein des céphalopodes . Dans d'autres familles de céphalopodes, on l'appelle gladius .
L'os de seiche est composé principalement d' aragonite . Il s'agit d'une coque à chambre remplie de gaz utilisée pour le contrôle de la flottabilité ; son siphon est très modifié et se trouve sur la face ventrale de la coquille. La structure microscopique de l'os de seiche se compose de couches étroites reliées par de nombreux piliers verticaux.
Selon les espèces, les os de seiche implosent à une profondeur de 200 à 600 mètres (660 à 1 970 pieds) . En raison de cette limitation, la plupart des espèces de seiches vivent sur le fond marin dans des eaux peu profondes, généralement sur le plateau continental .
Le plus gros os de seiche appartient à Sepia apama , la seiche géante australienne, qui vit entre la surface et une profondeur maximale de 100 mètres.
Utilisations humaines
Autrefois, les os de seiche étaient broyés pour en faire de la poudre à polir, qui était utilisée par les orfèvres . La poudre était également ajoutée au dentifrice et était utilisée comme antiacide à des fins médicinales ou comme absorbant . Ils ont également été utilisés comme médium de sculpture artistique au cours des 19e et 20e siècles.
Aujourd'hui, les os de seiche sont couramment utilisés comme compléments alimentaires riches en calcium pour les oiseaux en cage , les chinchillas , les bernard-l'ermite , les reptiles , les crevettes et les escargots . Ces derniers ne sont pas destinés à la consommation humaine.
Production de chaux
En tant que matière première biogénique riche en carbonates, l'os de seiche a le potentiel d'être utilisé dans la production de chaux calcitique .
Fabrication de bijoux
Parce que l'os de seiche est capable de résister à des températures élevées et est facilement sculpté, il sert de matériau de fabrication de moules pour les petites pièces moulées en métal pour la création de bijoux et de petits objets sculpturaux.
Il peut également être utilisé dans le processus de coulée d'étain, comme moule.
Structure interne
La microstructure de l'os de seiche se compose de deux éléments, des septa horizontaux et des piliers verticaux. Les deux composants sont composés majoritairement d' aragonite . Les cloisons horizontales divisent l'os de seiche en chambres séparées. Ces chambres sont supportées par des piliers verticaux qui ont une structure ondulée (ou « ondulée »). L'épaisseur de ces piliers varie d'une espèce à l'autre, mais est généralement de quelques microns d'épaisseur. Les cloisons horizontales sont généralement plus épaisses que les piliers verticaux et consistent en une structure à double couche. La couche supérieure des cloisons et des parois est constituée de cristaux alignés verticalement, tandis que la sous-couche inférieure est constituée de nanotiges tournées les unes par rapport aux autres pour former une structure en « contreplaqué ». Globalement, cette microstructure chambrée donne à l'os de seiche une porosité supérieure à 90 % en volume.
- Visualisation 3D d'un os de seiche Sepia par micro-tomodensitométrie industrielle
Vue 3D d'une partie d'os de seiche en basse résolution.
Vue d'ensemble d'une pièce à haute résolution, environ 5 µm/voxel.
Grossissement plus élevé.
Vue détaillée à très fort grossissement. L'épaisseur de paroi des structures verticales est d'environ 10 µm.
- Vol à travers les piles d'images tomographiques correspondantes
Vol à travers la pile d'images µCT correspondante, direction de coupe d'environ 30°, vue latérale.
Vol à travers la pile d'images µCT correspondante, direction de coupe d'environ 30°, vue de dessus.
Vol à travers la pile d'images alignées, vue latérale.
Vol à travers la pile d'images alignées, vue de dessus.
Vol à travers la pile d'images alignées, vue de dessus, section agrandie.
Propriétés mécaniques
| Fait partie d'une série liée à |
| Biominéralisation |
|---|
 |
L'os de seiche a été largement étudié en raison de sa capacité à être à la fois léger, rigide et tolérant aux dommages. Cette combinaison de propriétés mécaniques a conduit à la recherche de mousses céramiques biomimétiques inspirées de l'os de seiche . De plus, en raison de ses propriétés mécaniques, l'os de seiche a été utilisé comme échafaudage dans les supraconducteurs et les applications d' ingénierie tissulaire . La légèreté de l'os de seiche provient de sa porosité élevée (plus de 90 % en volume). La rigidité de l'os de seiche provient de la composition de la structure chambrée d'environ 95% d' aragonite (un matériau rigide) et 5% de matière organique . Étant donné que la rigidité d'un composite sera dominée par le matériau avec la plus grande fraction volumique, l'os de seiche est également rigide. La rigidité spécifique de l'os de seiche chez une espèce a été mesurée à 8,4 [(MN)m/kg]. La propriété la plus intrigante de l'os de seiche est sa capacité à tolérer les dommages étant donné que l'aragonite est un matériau cassant . La haute tolérance aux dommages peut être liée à la microstructure unique de l'os de seiche .
Processus de déformation
En raison du mode de vie marine de la seiche, la seiche doit être capable de les deux grandes forces de compression résister à de l'eau tout en évitant soudain fragile échec . L'os de seiche de certaines espèces sous compression a démontré une énergie spécifique comparable à celle de certaines mousses avancées fabriquées à partir de matériaux plus souples tels que les métaux et les polymères . L'absorption d'énergie élevée est le résultat de plusieurs facteurs.
La rupture de l'os de seiche se produit en trois étapes distinctes : la formation locale de fissures, l'expansion des fissures et la densification. La formation de fissures se produit généralement au milieu des parois verticales de la structure à chambres de l'os de seiche. L'emplacement de la formation de fissures est contrôlé par l'ondulation de la structure ondulée des murs. L'ondulation des parois de l'os de seiche offre un équilibre optimisé entre rigidité et fragilité de la structure globale. Cette structure ondulée inhibe la propagation des fissures, augmentant l'apport d'énergie nécessaire à la rupture. Une fois que les parois de l'os de seiche sont suffisamment endommagées, un processus connu sous le nom de densification se produit, par lequel les parois se compactent progressivement tandis que la fracture se poursuit. Une énergie importante est dissipée dans la fissuration continue des murs pendant la densification. Il a également été observé que sous des contraintes de compression, les chambres à couches horizontales de l'os de seiche se rompent séquentiellement. Pendant qu'une chambre subit une fracture et une densification, les autres chambres ne se déformeront pas tant que le septum entre les chambres n'aura pas été pénétré. Le septum est nettement plus résistant que les parois verticales en raison de sa structure en « contreplaqué » augmentant encore l'énergie totale nécessaire à la rupture structurelle complète de l'os de seiche.
Voir également
Notes de bas de page
Les références
- Neige, P. (2003). « Combiner la disparité avec la diversité pour étudier le modèle biogéographique des Sepiidae » (PDF) . Berliner Paläobiologische Abhandlungen . 3 : 189-197.