皮皮蝦的(de)“鐵拳”或有助于開發航天器新材料

2018-01-22

       美(měi)國研究人(rén)員(yuán)日前發現,中國人(rén)的(de)盤中珍馐螳螂蝦的(de)獨特鳌棒結構,可(kě)以保護它們在碾碎甲殼類獵物(wù)時(shí)自身不緻受傷,或可(kě)爲研發航天器所需超硬材料提供新思路。

  螳螂蝦在中國俗稱“皮皮蝦”,正式名稱爲“蝦蛄”,屬節肢動物(wù)門,甲殼亞門,軟甲綱,可(kě)分(fēn)爲用(yòng)矛刺結構叉擊軟體獵物(wù)的(de)“穿刺型”蝦蛄和(hé)用(yòng)錘形鳌棒結構砸碎硬殼獵物(wù)的(de)“粉碎型”蝦蛄。後者極具攻擊性,其鳌棒的(de)水(shuǐ)下(xià)攻擊速度可(kě)達每秒23米,在動物(wù)界堪爲翹楚,但這(zhè)也(yě)會對(duì)捕食者自身産生巨大(dà)沖擊。

  爲了(le)弄清粉碎型蝦蛄的(de)鳌棒爲何能抵抗如此強的(de)沖擊,美(měi)國加利福尼亞大(dà)學裏弗賽德分(fēn)校一個(gè)團隊專門對(duì)鳌棒的(de)結構進行了(le)研究。

  鳌棒又被稱爲“趾棒”,此前已知它是無機甲殼質構成的(de)多(duō)層結構,外部是可(kě)以防沖擊的(de)堅硬外衣,讓粉碎型蝦蛄可(kě)以發起迅猛攻擊。趾棒内部又分(fēn)成兩個(gè)區(qū)域,第一個(gè)區(qū)域分(fēn)布著(zhe)螺旋狀纖維物(wù)質,可(kě)以吸收沖擊能量;第二個(gè)區(qū)域被稱爲“條紋區(qū)”。

  最新研究顯示,趾棒的(de)條紋區(qū)高(gāo)度整齊地排列著(zhe)纖維物(wù)質,它們緊緊包裹著(zhe)趾棒,保護趾棒遭受沖擊時(shí)不會擴張開裂。

  “(整齊地)分(fēn)布著(zhe)纖維的(de)條紋區(qū),就像拳擊手比賽時(shí)用(yòng)來(lái)裹緊拳頭的(de)條形紗布一樣,通(tōng)過将鳌棒壓緊,避免其發生緻命的(de)破裂。(内外)三個(gè)區(qū)域共同構成強度、耐用(yòng)性和(hé)抗沖擊性超群的(de)鳌棒。”主持研究的(de)加州大(dà)學裏弗賽德分(fēn)校教授大(dà)衛·凱塞勒斯解釋說。

  研究還(hái)發現,粉碎型蝦蛄的(de)古老表親穿刺型蝦蛄也(yě)有類似條紋區(qū)結構。研究人(rén)員(yuán)認爲,這(zhè)是用(yòng)來(lái)防止又長(cháng)又細的(de)矛刺刺入獵物(wù)時(shí)發生變形。

  美(měi)國空軍科研辦公室投資750萬美(měi)元資助了(le)這(zhè)項研究。相關論文發表在新一期美(měi)國《先進材料》雜(zá)志上。研究團隊希望據此開發下(xià)一代複合材料,包括航天器及運動頭盔等領域所需的(de)超硬材料。



     文章(zhāng)來(lái)源:科普中國

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