Anisotropic swelling due to hydration constrains anisotropic elasticity in biomaterial fibers
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Notice bibliographique
Résumé
Naturally occurring protein fibers often undergo anisotropic swelling when hydrated. Within a tendon, a hydrated collagen fibril’s radius expands by 40% but its length only increases by 5%. The same effect, with a similar relative magnitude, is observed for single hair shafts. Fiber hydration is known to affect elastic properties. Here we show that anisotropic swelling constrains the anisotropic linear elastic properties of fibers. First we show, using data from disparate previously reported studies, that anisotropic swelling can be described as an approximately linear function of water content. Then, under the observation that the elastic energy of swelling can be minimized by the anisotropic shape, we relate swelling anisotropy to elastic anisotropy — assuming radial (transverse) symmetry within a cylindrical geometry. We find an upper bound for the commonly measured axial Poisson ratio ν z x < 1 / 2 . This is significantly below recently estimated values for collagen fibrils extracted from tissue-level measurements, but is consistent with both single hair shaft and single collagen fibril mechanical and hydration studies. Using ν z x , we can then constrain the product γ ≡ ( 1 − ν x y ) E z / E x — where ν x y is the seldom measured transverse Poisson ratio and E z / E x is the ratio of axial to radial Young’s moduli.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,004 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle