青年与老年手指甲表面形貌、成分与力学性能的实验分析

梁 婷 王 茜 甘超亮 朱旻昊 张蒙祺, 4*

(1.西南交通大学材料科学与工程学院，成都 610031；2.美国西北大学机械工程系，埃文斯顿 60208；3.西南交通大学机械工程学院，成都 610031；4.西南交通大学摩擦学研究所，成都 610031)

1 引言

人指甲是指头末端软垫的硬衬背，属于皮肤的附属结构，由角化组织构成，是一种扁平的、凸形的、半透明的、稍有弹性的角化结构[1]，起保护、装饰、帮助抓紧等作用。灵长类动物学家和临床医生对人指甲的结构进行了深入研究，证实了指甲具有典型的三明治式结构[2-4]，即约占整个指甲厚度一半的中间层被背侧层与腹侧层紧紧夹在中间。指甲主要由角蛋白、脂质和水组成，其中水分含量为7%～25%[5]。含水量的多少会影响指甲的力学性能，当含水量高于20%时，指甲会变软，当含水量低于10%，指甲会开裂[6]。魏鹏等人[7]利用空气的蒸发作用，基于维氏硬度测量证明了指甲含水量与指甲硬度密切相关，完全水合的指甲的硬度随着水分的蒸发而增加。指甲的含水量是动态的，它会随环境条件如温度和相对湿度的变化而变化，故环境条件也会影响指甲的力学性能[8]。

年龄和性别因素会对指甲的结构与成分产生影响。指甲随年龄增加而变厚[9]，指甲中钙浓度随年龄的增加而增加[10，11]，而铁元素浓度随年龄增加而下降[12]。取自不同性别个体的指甲的形态、微量元素及氨基酸含量存在差异，男生指甲中硫元素含量高于女生指甲[13，14]，男生指甲中的丙氨酸含量高于女生指甲，而男生指甲中异亮氨酸含量却低于女生指甲[15，16]。……