MIROSLAV RAAB: Materiály a člověk Netradiční úvod do současné materiálové vědy

(s. 185–186, 205–206)

Zuby

Zuby mají také vysokou tuhost a pevnost v tlaku. Mimořádně pozoruhodným materiálem je zubní sklovina – tvrdá, odolná proti oděru a přitom houževnatá, přestože se u běžných materiálů obvykle pevnost a houževnatost vylučují. Tajemství zubní skloviny je opět skryto v její zvláštní struktuře. Skládá se převážně z minerálu hydroxylapatitu ve formě vláknitých šestibokých krystalků tlustých jen několik mikrometrů a orientovaných kolmo k povrchu zubu. Tato krystalická vlákna mají ještě jemnou strukturu tvořenou mnohem menšími rovnoběžnými jehličkami.

Podstatné je, že mezi těsně uspořádanými minerálními krystaly zůstávají nepatrné póry, které jsou vyplněny vodou. Při skousnutí nebo při nárazu pohlcují mechanickou energii jako mikroskopické kapalinové tlumiče. Odpor tlumící kapaliny se zvyšuje elektrickými náboji, které vnější tlak vybuzuje na povrchu krystalické mřížky. To je zvláště účinné, je-li povrch hydroxylapatitu fluoridován. Tak lze částečně vysvětlit příznivé působení fluoru na odolnost zubů.

U zubů mořské ježovky je problém oděru vyřešen trochu jinak. Tito bezobratlí ostnokožci jsou příbuzní mořských hvězdic a také mají pětičetnou symetrii těla. Lezou po mořském dně a živí se drobnými živočichy nebo řasami, které pomocí zubů seškrabují ze skal. Na spodní straně těla mají ústa s pěti zuby; ovládá je výkonné žvýkací ústrojí, kterému se u některých ježovek říká Aristotelova lampa. Zuby neustále dorůstají. Pozornost materiálových odborníků upoutaly především svou strukturou, nápadně podobnou vláknovým kompozitům. Zub ježovky je z uhličitanu vápenatého CaCO₃ ve dvou strukturních formách. V amorfní formě tvoří spojitou matrici a v ní jsou pak rovnoběžně s osou zubu uložena tenká vlákna, která jsou rovněž z uhličitanu vápenatého, ale ve formě dokonalých mikrokrystalů kalcitu. Obecně je pro pevnost kompozitu s krátkými vlákny rozhodující takzvaný aspektní poměr, tj. poměr délky vlákna k jeho průměru. Musí být dostatečně vysoký, aby se vlákna nevytahovala z matrice a svoji pevnost v kompozitu maximálně uplatnila. Třeba to není jen náhoda, že kalcitová vlákna v zubu ježovky mají aspektní poměr přibližně stejný jako vlákna dřeva, totiž asi 200. Za zmínku ještě stojí, že úzká oblast ve středu každého zubu je odolnější a méně se odírá než materiál na okraji. Proto střed stále vyčnívá jako ostrý hrot a ježovka má postaráno o trvale ostré zuby. […]

Nauka o materiálu pro mírně pokročilé labužníky

Můj přítel Mojmír je úspěšný a uznávaný materiálový technolog. Nebudu vás unavovat výčtem jeho patentů a mohu si odpustit i charakteristiku osoby, protože ta přesně odpovídá popisu pyknického typu ze základních učebnic psychologie. Z toho už je zřejmé, že Mojmír neustále bojuje s mírnou nadváhou a těší se z každého dobrého jídla, ať už je to biftek tlustý jako česko-anglický slovník nebo nastavovaná kaše (Mojmír jí říká „potravinový kompozit“). Právě tak vychutná s potěšením nejen deset let starý rýnský ryzlink z Lechovic, ale i řezané pivo U Černého vola. Nicméně psychologické učebnice zamlčují, že Mojmír je navíc vášnivý kuchař amatér. Je strašně zajímavé pozorovat, jak se u něj profesionální zaujetí pro materiálovou technologii a chemii promítá do podvečerních kuchařských výbojů a experimentů. Já sám vděčím jeho přátelství za mnoho prakticky cenných rad, opravdových perel kuchařské vědy. Tato vědní disciplína je sympatická zejména tím, že se její výsledky bezprostředně objevují v praxi, přesněji řečeno na talíři.

Onehdy jsem zastihl přítele Mojmíra při svačině. Na stolečku měl bílý ubrousek a mazal si na rozkrojenou housku cosi z malé červené misky.

„Tato pomazánka,“ pravil s plnými ústy, „je názorným příkladem toho, jak důležité pro chuť potravin jsou mechanické vlastnosti. Má tři složky: kousky plísňového sýra Niva, natvrdo uvařená vajíčka a majonézu. Díky své různé konzistenci přicházejí na jazyk postupně a výsledkem je báječně proměnlivá chuť…“

… „A teď si představ,“ pokračoval přítel, „že bych tu pomazánku zpracoval v mixéru. Chemické složení se nezmění, ale chuť bude úplně jiná. Řekl bych – méně zajímavá“.

Mechanické vlastnosti, hlavně pevnost v tlaku a tuhost, jsou podstatné pro chuťový dojem z kaviáru, znojemských okurek i těstovin; proto chutnají špagety jinak než třeba flíčky a dokonalý labužník by možná dokázal jazykem i přečíst jednotlivá písmenka těstovinové abecedy do polévky. Pevnost a křehkost se velice projeví také na chuti pečiva. To je hlavní důvod, proč se někdy přidává do těsta rum. Není to jen kvůli vůni, ale hlavně proto, že alkohol nabotná a částečně i rozpustí lepek neboli gluten přítomný v mouce. Tato směs bílkovin se pak jako pojivo rovnoměrně v tenké vrstvě rozptýlí mezi škrobovými zrny. „Veškerý rum se bohužel při pečení beze zbytku odpaří,“ prohlašuje Mojmír, „ale předtím ještě stačí zlepšit mezifázovou adhezi materiálu.“

Mojmír naučil celou naši rodinu spolehlivě vařit rýži. „Je to rutinní reprodukovatelný experiment, který se musí podařit vždy,“ tvrdí. To se přivede ve velkém hrnci dostatek osolené vody k varu a pak se do ní nasype jen tolik rýže, aby se ve vodě volně vznášela jako v polévce. Přesně po osmnácti minutách varu se rýže scedí přes síto a je to. Máte-li ještě asi deset minut a něco korun navíc, můžete získaný produkt dále zhodnotit. Na rozpálenou pánev (Mojmír používá klasickou litinovou, protože o degradaci polymerních povlaků ví své) dáte trochu sádla nebo oleje, přidáte na kolečka nakrájenou cibuli, a když zesklovatí, přisypete koření kari. V takto vzniklé jasně žluté lázni pak lehce opečete vařenou rýži, přidáte sterilovaný hrášek, prohřejete a přisolíte. Je to sváteční příloha k masu a s okurkou a strouhaným sýrem i chutné hlavní jídlo; zároveň si však každý takovým laboratorním cvičením uvědomí význam barvy v psychologii chuti. […]²⁾