作者:David Kisailus 来源:《先进材料》 发布时间:2018/1/21 16:59:02
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皮皮虾的“铁拳”或有助于开发航天器新材料

 

美国研究人员日前发现,中国人的盘中珍馐螳螂虾的独特鳌棒结构,可以保护它们在碾碎甲壳类猎物时自身不致受伤,或可为研发航天器所需超硬材料提供新思路。

螳螂虾在中国俗称“皮皮虾”,正式名称为“虾蛄”,属节肢动物门,甲壳亚门,软甲纲,可分为用矛刺结构叉击软体猎物的“穿刺型”虾蛄和用锤形鳌棒结构砸碎硬壳猎物的“粉碎型”虾蛄。后者极具攻击性,其鳌棒的水下攻击速度可达每秒23米,在动物界堪为翘楚,但这也会对捕食者自身产生巨大冲击。

为了弄清粉碎型虾蛄的鳌棒为何能抵抗如此强的冲击,美国加利福尼亚大学里弗赛德分校一个团队专门对鳌棒的结构进行了研究。

鳌棒又被称为“趾棒”,此前已知它是无机甲壳质构成的多层结构,外部是可以防冲击的坚硬外衣,让粉碎型虾蛄可以发起迅猛攻击。趾棒内部又分成两个区域,第一个区域分布着螺旋状纤维物质,可以吸收冲击能量;第二个区域被称为“条纹区”。

最新研究显示,趾棒的条纹区高度整齐地排列着纤维物质,它们紧紧包裹着趾棒,保护趾棒遭受冲击时不会扩张开裂。

“(整齐地)分布着纤维的条纹区,就像拳击手比赛时用来裹紧拳头的条形纱布一样,通过将鳌棒压紧,避免其发生致命的破裂。(内外)三个区域共同构成强度、耐用性和抗冲击性超群的鳌棒。”主持研究的加州大学里弗赛德分校教授大卫·凯塞勒斯解释说。

研究还发现,粉碎型虾蛄的古老表亲穿刺型虾蛄也有类似条纹区结构。研究人员认为,这是用来防止又长又细的矛刺刺入猎物时发生变形。

美国空军科研办公室投资750万美元资助了这项研究。相关论文发表在新一期美国《先进材料》杂志上。研究团队希望据此开发下一代复合材料,包括航天器及运动头盔等领域所需的超硬材料。(来源:新华社 周舟 林小春)

 
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