Nacre - Nacre

La nacre irisée à l'intérieur d'une coquille de nautile
Coquille nacrée travaillée en objet de décoration

Nacre ( / n k ər / NAY -kər également / n æ k r ə / NAK -rə ), également connu sous le nom de nacre , est un organique-inorganique matériau composite produit par certains mollusques en tant interne coque couche; c'est aussi la matière dont sont composées les perles . Il est fort, résistant et irisé .

La nacre se trouve dans certaines des plus anciennes lignées de bivalves , de gastéropodes et de céphalopodes . Cependant, la couche interne de la grande majorité des coquilles de mollusques est porcellane et non nacrée, ce qui se traduit généralement par un éclat non irisé, ou plus rarement par une irisation non nacrée telle que la structure de la flamme comme on en trouve dans les perles de conque .

La couche externe de perles de culture et la couche interne de coquilles d' huîtres perlières et de moules perlières d'eau douce sont en nacre. D'autres familles de mollusques qui ont une couche de coquille interne nacrée comprennent les gastéropodes marins tels que les Haliotidae , les Trochidae et les Turbinidae .

Caractéristiques physiques

Structure et apparence

Schéma de la structure microscopique des couches de nacre
Image en microscopie électronique d'une surface fracturée de nacre

La nacre est composée de plaquettes hexagonales d' aragonite (une forme de carbonate de calcium ) de 10 à 20  µm de large et de 0,5 µm d'épaisseur disposées en une lame parallèle continue . Selon les espèces, la forme des comprimés diffère ; chez Pinna , les tablettes sont rectangulaires, avec des secteurs symétriques plus ou moins solubles. Quelle que soit la forme des comprimés, les plus petites unités qu'ils contiennent sont des granules arrondis irréguliers. Ces couches sont séparées par des feuilles de matrice organique (interfaces) composées de biopolymères élastiques (tels que la chitine , la lustrine et les protéines de type soie ). Ce mélange de plaquettes cassantes et de fines couches de biopolymères élastiques rend le matériau solide et résilient, avec un module d' Young de 70  GPa et une limite d'élasticité d'environ 70 MPa (à sec). La résistance et la résilience sont également susceptibles d'être dues à l'adhérence par l'agencement « en briques » des plaquettes, qui inhibe la propagation transversale des fissures. Cette structure, couvrant plusieurs tailles de longueur, augmente considérablement sa ténacité , la rendant presque aussi solide que le silicium .

La variation statistique des plaquettes a un effet négatif sur les performances mécaniques (rigidité, résistance et absorption d'énergie) car la variation statistique précipite la localisation de la déformation. Cependant, les effets négatifs des variations statistiques peuvent être compensés par des interfaces avec de grandes déformations à la rupture accompagnées d'un écrouissage. D'un autre côté, la ténacité à la rupture de la nacre augmente avec des variations statistiques modérées, ce qui crée des régions difficiles où la fissure se coince. Mais, des variations statistiques plus élevées génèrent des régions très faibles qui permettent à la fissure de se propager sans trop de résistance, provoquant une diminution de la ténacité à la rupture. Des études ont montré que ces faibles défauts structuraux agissent comme des défauts topologiques dissipatifs couplés à une distorsion élastique.

La nacre apparaît irisée car l'épaisseur des plaquettes d'aragonite est proche de la longueur d'onde de la lumière visible . Ces structures interfèrent de manière constructive et destructive avec différentes longueurs d'onde de lumière sous différents angles de vision, créant des couleurs structurelles .

L' axe c cristallographique pointe approximativement perpendiculairement à la paroi de la coque, mais la direction des autres axes varie entre les groupes. Il a été démontré que les comprimés adjacents ont une orientation de l'axe c radicalement différente, généralement orientée de manière aléatoire à environ 20° de la verticale. Dans les bivalves et les céphalopodes, les b- points d'axe dans la direction de croissance de la coquille, alors que dans le Monoplacophora il est l' une selon l' axe qui est incliné de cette façon. L'emboîtement des briques de nacre a un impact important à la fois sur le mécanisme de déformation ainsi que sur sa ténacité. De plus, l'interface minéral-organique améliore la résilience et la résistance des intercalaires organiques.

Formation

La formation de nacre n'est pas entièrement comprise. L'assemblage initial, comme observé chez Pinna nobilis , est entraîné par l'agrégation de nanoparticules (~ 50-80 nm) au sein d'une matrice organique qui s'arrange en configurations polycristallines de type fibre. Le nombre de particules augmente successivement et, lorsque le tassement critique est atteint, elles se fondent en plaquettes de nacre précoce. La croissance de la nacre est médiée par les matières organiques, contrôlant le début, la durée et la forme de la croissance cristalline. On pense que les "briques" individuelles d'aragonite poussent rapidement jusqu'à la pleine hauteur de la couche nacrée et se dilatent jusqu'à ce qu'elles butent contre les briques adjacentes. Cela produit le compactage hexagonal caractéristique de la nacre. Les briques peuvent nucléer sur des éléments dispersés de manière aléatoire dans la couche organique, des arrangements bien définis de protéines, ou peuvent croître de manière épitaxiale à partir de ponts minéraux s'étendant à partir du comprimé sous-jacent. La nacre diffère de l'aragonite fibreuse - un minéral cassant de la même forme - en ce que la croissance dans l'axe c (c'est-à-dire approximativement perpendiculaire à la coquille, dans la nacre) est lente dans la nacre et rapide dans l'aragonite fibreuse.

Un article de 2021 dans Nature Physics a examiné la nacre de diverses éponges et mollusques , notant que dans chaque cas, les couches initiales de nacre déposées par l'organisme contenaient des défauts en spirale. Les défauts qui s'enroulaient dans des directions opposées créaient des distorsions dans le matériau qui les attiraient l'un vers l'autre au fur et à mesure que les couches s'accumulaient jusqu'à ce qu'elles fusionnent et s'annulent. Les couches ultérieures de nacre se sont avérées uniformes et ordonnées dans leur structure.

Fonction

Coquille de nautiloïde fossile avec nacre irisée d'origine dans le calcaire asphaltique fossilifère, Oklahoma . Daté de la fin du Pennsylvanien moyen , ce qui en fait de loin le plus ancien gisement au monde de fossiles coquilliers nacrés aragonitiques.

La nacre est sécrétée par les cellules épithéliales du tissu du manteau de divers mollusques. La nacre se dépose en continu sur la surface interne de la coquille, la couche nacrée irisée , communément appelée nacre . Les couches de nacre lissent la surface de la coquille et aident à défendre les tissus mous contre les parasites et les débris nocifs en les enfouissant dans des couches successives de nacre, formant soit une perle cloquée fixée à l'intérieur de la coquille, soit une perle libre dans les tissus du manteau. Le processus est appelé enkystation et il se poursuit aussi longtemps que le mollusque vit.

Dans différents groupes de mollusques

La forme de la nacre varie d'un groupe à l'autre. Chez les bivalves , la couche de nacre est formée de monocristaux dans un empilement serré hexagonal . Chez les gastéropodes , les cristaux sont jumelés , et chez les céphalopodes , ce sont des monocristaux pseudohexagonaux, qui sont souvent jumelés.

Sources commerciales

Bracelet en nacre

Les principales sources commerciales de nacre ont été l' huître perlière , les moules perlières d'eau douce et, dans une moindre mesure, l' ormeau , apprécié pour sa robustesse et sa beauté dans la seconde moitié du XIXe siècle.

Les coquilles du grand escargot turban vert Turbo marmoratus et du grand escargot supérieur, Tectus niloticus , étaient largement utilisées pour les boutons de nacre, en particulier dans les années 1900 . Le commerce international de la nacre est régi par la Convention sur le commerce international des espèces de faune et de flore sauvages menacées d'extinction , un accord signé par plus de 170 pays.

Utilisations décoratives

Architecture

La nacre noire et blanche sont utilisées à des fins architecturales . La nacre naturelle peut être teintée artificiellement à presque toutes les couleurs. Les tesselles de nacre peuvent être découpées en formes et laminées sur une base de carreaux de céramique ou de marbre . Les tesselles sont placées à la main et étroitement serrées les unes contre les autres, créant une mosaïque ou un motif irrégulier (comme un tissage). Le matériau stratifié a typiquement une épaisseur d'environ 2 millimètres (0,079 pouce). Les tesselles sont ensuite laquées et polies pour créer une surface durable et brillante.

Au lieu d'utiliser une base en marbre ou en carrelage, les tesselles en nacre peuvent être collées sur de la fibre de verre . Le résultat est un matériau léger qui offre une installation transparente et il n'y a pas de limite à la taille de la feuille. Les feuilles de nacre peuvent être utilisées sur les sols intérieurs, les murs extérieurs et intérieurs, les comptoirs, les portes et les plafonds. L'insertion dans des éléments architecturaux, tels que des colonnes ou des meubles, est facile à réaliser.

Mode

Les boutons de nacre sont utilisés dans les vêtements à des fins fonctionnelles ou décoratives. Les Pearly Kings and Queens en sont un exemple élaboré.

La nacre est également utilisée pour décorer montres, couteaux, fusils et bijoux.

Instruments de musique

L'incrustation de nacre est souvent utilisée pour les touches de musique et autres motifs décoratifs sur les instruments de musique. De nombreux corps d' accordéon et d' accordéon sont entièrement recouverts de nacre, et certaines guitares ont des incrustations de touche ou de tête en nacre (ainsi que certaines guitares ayant des incrustations en plastique conçues pour imiter l'apparence de la nacre). Le bouzouki et les baglamas (instruments à cordes pincées grecs de la famille des luths ) présentent généralement des décorations en nacre, tout comme le oud moyen-oriental associé (généralement autour des trous sonores et à l'arrière de l'instrument). Les archets d'instruments à cordes tels que le violon et le violoncelle ont souvent des incrustations de nacre à la grenouille. Il est traditionnellement utilisé sur les touches de saxophone , ainsi que sur les boutons de valve des trompettes et autres cuivres. Le tambour à gobelet du Moyen-Orient (darbouka) est généralement décoré de nacre.

Armes à feu

La nacre est souvent utilisée dans les poignées décoratives des armes à feu et dans d'autres meubles pour armes à feu.

Autre

La nacre est parfois utilisée pour fabriquer des ustensiles en forme de cuillère pour le caviar (c'est-à-dire des couverts à caviar) afin de ne pas gâcher le goût avec des cuillères métalliques.

Nacre fabriquée

En 2012, des chercheurs ont créé en laboratoire de la nacre à base de calcium en imitant son processus de croissance naturel.

En 2014, des chercheurs ont utilisé des lasers pour créer un analogue de la nacre en gravant des réseaux de « micro-fissures » 3D ondulées dans le verre. Lorsque les lames ont été soumises à un impact, les microfissures ont absorbé et dispersé l'énergie, empêchant le verre de se briser. Au total, le verre traité aurait été 200 fois plus résistant que le verre non traité.

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

Liens externes