Why walnuts are such tough nuts to crack？
Wallnut
1
核桃号称百果之王，好吃有营养。但是，核桃太难扒了，常用的方法是使用锤子把外壳砸开。
有过吃核桃经验的人，或许没有想过，核桃能不能用手扒开？百般尝试，似乎不能。那么，是不是自己手劲小，大力士行不行呢？告诉你一个真相，即使力大如牛，想徒手扒开核桃是不可能完成的。当然，现在市面上一捏就碎的脆皮核桃不算。
科学家们发现，普通核桃有一个非常特殊的硬壳，是由特别复杂的形状构成的，再进一步是由未知的特殊细胞来构成的。
（核桃发青的时候从树上采摘下来，如何去除发青的部分也是一个难题。目前大多是采用发酵的办法，如果用手扒，一是慢，二是色素然在手上难以去除。把发青的部分去了，才是常见核桃坚硬的外壳。）
2
杏仁外壳、澳洲坚果和其它的坚果类外壳（Almonds, macadamia nuts），一般具有多层厚壁细胞构成坚硬外壳，分离纤维呈多角形状。（separating fibers in a polygonal pattern）
而核桃外壳，则是由单体细胞群组成的一个高密度组织，所以它的形状更加难以分开，即使是在放大镜下也难以区分开来。
为了深入研究核桃的外壳结构形成机理，来自澳大利亚和德国的研究人员通过把核桃外壳浸泡在溶液里来去除木质素来分离单体核桃外壳细胞。木质素是一种复杂的有机聚合物，让植物细胞变得如此坚强。
然后，研究人员用激光扫描和电子显微镜进行观察研究。
3
研究团队发现，核桃外壳由一种先前未知的细胞类型组成，被称为复合叶片状的硬化细胞（“polylobate sclereid” cell）。这种复合分裂叶片状的植物硬化细胞，芽变成不规则的多种分裂叶片，带有许多不同的凹凸轮廓外形。
这些细胞相互以一个特背错综复杂和特别强壮的格式衔接在一起，每个单体外壳细胞周围平均与14个单体外壳细胞相互衔接在一起。（These fit together in an intricate and remarkably strong pattern, with each cell surrounded by an average of 14 neighbors）
如果这是一个3D组成的木制拼图结构（3D wooden puzzle），那么如果不是把它打破成碎片，就几乎是不可能有什么办法来分开的。
4
这种特殊的外壳细胞组合结构，让核桃外壳具有较高的抗拉强度（tensile strength），让核桃外壳难以被徒手扒开，只能用锤子砸开。这项研究上月发布在科学前沿杂志上。(Advanced Science)
这种特殊坚硬的外壳结构，任何外力的破碎外壳过程必须把单体细胞割裂开来，而不是像其它坚果外壳那样只是把细胞边缘连接处用外力拉开就行了。
这项研究对于建筑工程结构也有重要启示。人造建筑工程完全可以采用同样的原理，让建筑结构变的牢不可破，提高抗震能力而不必按照传统设计增加太多的建筑成本。
丽江古城为什么能够抗震呢？就是木质结构房屋之间都连接在一起，变成一个整体而不是单体在承受外力，提高了建筑的抗拉强度。有些古代大坝虽经两千多年，历久弥坚的道理，就是大坝已经和坝体缝隙之中生长的微生物海洋生物变成一个有机体，增加了抗拉强度。
人造各种结构，如何借鉴核桃的外壳结构原理，可以为人类人工制造结构的整体性抗拉强度的提高带来诸多启示。
网友评论