Fists of krewetki mantis odkryli tajemnicę materiałów ciężkich

Mięczaki dawna przyciąga uwagę biologów, nie tylko ze względu na charakter tego zachowania. Na przykład zawartej w muszli krabów i krewetek związki chemiczne, takie jak chityna, są szeroko stosowane do tworzenia biologicznie aktywnych dodatków, leków i kosmetyków. W nowym badaniu, amerykańscy naukowcy badający krewetki Mantis, zbliżył się do tworzenia ultra-wytrzymałych materiałów kompozytowych.

Małe, ale mocne kończyny przednie Modliszka krewetki rozwijać prędkość pocisku i łatwo rozbić skorupę ofiar, a nawet szklane akwarium (fot Carlos Puma).

Skorupiaki z Mantis rzędu, zwanych Inne skorupiaki można podzielić na dwie grupy w zależności od typu "herb"Używany w polowaniu. Jeśli jeden gatunek przekształciła przednie pazury ostre noże do ataku miękkim ciele stworzeń morskich, inni te kończyny jak pięści, a ich potężne wieje rozbić skorupę i ogłuszenie ofiary. Istoty te były znane organizowania walk rytualnych, a zwycięzca jest określany przez "scoring",

David Kisailus (David Kisailus) i jego koledzy z University of California w Riverside przez osiem lat studiował technikę i struktura szoki pazury "Mantis-bokserów"Aby znaleźć sposoby tworzenia nowych materiałów.

Wybór przedmiotu badania nie jest przypadkowy - pięść krewetek mantis przyspiesza do 80 mph w zaledwie trzech tysięcznych sekundy i porusza się tak szybko, że woda wrze wokół i tworzy solidną falę uderzeniową. Istnieją przypadki, gdy widłonogi jeden taki cios rozbił szybę akwarium. W tym przypadku, sam pazur nie otrzyma żadnych szkód, i było oczywiste, że tajemnica tego fenomenalnego siłę można znaleźć w strukturze przygotowań do ostatniego odcinka.

W poprzednim badaniu, zespół znalazł się w wewnętrznych warstwach struktury spiralnej najądrza, które odgrywają rolę na wiosnę i zgaszono przez energię uderzenia. Teraz, w ramach projektu finansowanego przez Departament Badań Naukowych Sił Powietrznych USA, naukowcy opisali nową i unikalną strukturę powierzchni zewnętrznej dłoni, co zapewnia wytrzymałość strukturalną tak wysoko.

Włókna warstwy zewnętrznej "pięść"Skonstruowany w formie "choinek"Zapewniają równomierne rozłożenie energii uderzenia
(Vector UC Riverside).

Analiza chemiczna pokazała, że ​​górna warstwa narostu na ostatnim segmencie bębna pazur chityny organiczne włókna otoczone kryształów fosforanu wapnia. Związek ten występuje również w ludzkich kościach. Ale co najważniejsze: włókna wysoko zmineralizowane nie są ułożone w sposób losowy, jak w głębszych warstwach, a ściśle zorganizowany w formie "choinek",

"Wcześniej okazało się, że rak-modliszka wysyła ofiarą niesamowita sile, a nie niszczy własne kończyny, ale teraz wykazały, że właściwości materiału odpornego na uderzenia zapewnia strukturę "choinka"- powiedział w komunikacie prasowym, współautor badania Nicholas Yaraghi (Nicholas Yaraghi).

Aby sprawdzić, jak skuteczna obserwowana struktura włókna komenda Kisailusa skierowane do eksperta w zakresie inżynierii lądowej i Pablo Tsavatteri (Pablo Zavattieri) z Purdue University zrobił modelu komputera, a następnie drukowane materiały o podobnej strukturze 3D w drukarce.

Obliczenia wykazały, że kształt układu włókien zapewnia równomierny rozkład energii uderzenia na całej jego powierzchni. Następnie wyniki te zostały potwierdzone w czasie rzeczywistym teście podobnego materiału kompozytowego.

Połączenie tych dwóch struktur, otwarty w "pięść" Modliszka krewetki, pomaga stworzyć jeszcze silniejszy kamizelek kuloodpornych i hełmów, wierzyć naukowcom. Ponadto, nowe zaglądał w technologii przyrody mogą być stosowane w produkcji osłonek samolotów, statków i pojazdów.

Więcej informacji na temat wyników badania można znaleźć w artykule opublikowanym w wydaniu Advanced Materials.