Je verwacht het niet, maar dun haar is sterker dan dik haar. Dat blijkt uit Amerikaans onderzoek waarbij wetenschappers de haren van acht verschillende zoogdieren uit elkaar trokken.
Olifantenharen zijn bijvoorbeeld vier keer dikker dan mensenharen, maar slechts half zo sterk. ‘Dit resultaat verbaasde ons’, mailt nanotechniekonderzoeker Wen Yang van de University of California in San Diego (UCSD). ‘We hadden bijvoorbeeld verwacht dat het haar van volwassenen sterker is dan het dunne haar van kinderen.’ Het omgekeerde bleek waar.
Frans de Waal (1948-2024): ‘Zo speciaal zijn wij mensen niet’
Primatoloog Frans de Waal is op 14 maart 2024 overleden. In juni 2019 interviewde New Scientist De Waal. De les die hij meegaf: ‘zo speciaal zijn wi ...
Van kinder- tot giraffenhaar
Yang werkte samen met onder andere hoogleraar Marc Meyers (UCSD) en hoogleraar Robert Ritchie van de University of California, Berkeley. Ze testten haren van mensen (een volwassene en een kind), een paard, beer, varken, capibara, navelzwijn, giraffe en olifant. De diktes van de haren liepen uiteen van ongeveer 0,06 millimeter bij het kind, tot bijna 0,4 millimeter bij de giraf en olifant.
De oorsprong van de haren liep uiteen. De staartharen van giraf en olifant kwamen uit een safaripark in China. Die van het varken, het navelzwijn en de beer werden geleverd door plaatselijke jagers. De capibarahaar moest uit Brazilië komen.
Het is al langer bekend dat mensenhaar erg sterk is. ‘500 tot 1000 mensenharen kunnen het gewicht van een mens dragen’, vertelt Yang. De haren danken hun kracht de hun complexe structuur. Ze zijn opgebouwd uit een buitenste laag, de haarschubben, die de haar bijeenhouden. Deze laag omhult het binnenste, de cortex, die bestaat uit veel kleine vezels van het eiwit keratine. Die vezels zitten via chemische verbindingen aan elkaar vast. De kern geeft het haar zijn kracht. De keratine-vezels in mensenhaar kunnen bijvoorbeeld tot 40 procent uitrekken voordat ze breken.
Bananen- of takkenbreuk
Voor de krachttest maakten de onderzoekers de haren schoon en klemden ze de uiteinden vast. Vervolgens trokken ze de haren langzaam uit elkaar totdat ze braken.
Er is een duidelijk verband te zien tussen de dikte van de haren en de trekkracht die ze aankunnen. Hoe dikker de haar, hoe sneller hij breekt. Dit lijkt te komen doordat dunne haren, met een doorsnee van minder dan 0,2 millimeter, anders breken dan haren die dikker zijn.
Haren met een doorsnee van meer dan 0,2 millimeter, zoals die van varkens, giraffen en olifanten, breken in een keer, met een redelijk rechte breuklijn. Dit is vergelijkbaar met de breuk die optreedt als je een banaan doormidden breekt. Dunnere haren, smaller dan 0,2 millimeter, zoals die van mensen en paarden, hebben een onregelmatige zigzag-breuk. Die ontstaan door een optelsom van meerdere kleine breukjes. Het is vergelijkbaar met de manier waarop een tak van een boom afbreekt.
De zigzag ontstaat doordat het materiaal eerst op een paar plekken scheurt, maar dan nog niet volledig breekt. Pas als alle kleine breukjes elkaar ontmoeten, breekt de haar af. Daardoor kunnen dunne haren waarschijnlijk meer trekkracht aan dan dikke, waarin een enkele breuk optreedt. ‘We kunnen dus aan de breuk zien of een haar sterk of zwak is’, zegt Yang.
Haarfuncties
Naast de manier van breken, bleek ook de structuur van de haren te verschillen. Zo zetten navelzwijnen hun haren rechtop als ze in gevaar zijn. Deze dieren hebben daarvoor stijve haren die goed omhoog blijven staan. En capibara’s zwemmen regelmatig. Hun haren hebben een iets meer afgeplatte vorm, waardoor het water er gemakkelijk vanaf glijdt en het dier sneller opdroogt. Sommige dikke haren zijn dus weliswaar niet sterk, maar hebben wel een andere functie die voor zijn eigenaar belangrijk is.
Door de functies en de structuur van haren te bestuderen, hopen de onderzoekers te begrijpen wat haar sterk kan maken. Yang: ‘Die kennis willen we gebruiken voor het ontwerpen van sterke, kunstmatige materialen.’