動物王國中的其他任何東西都沒有像螳螂蝦那樣打孔。這種微小的,五顏六色的甲殼類動物以每秒23米 - 發出令人jaw目結舌的1,500紐頓力,以打開獵物的砲彈。
這些打擊是如此強大,以至於科學家們想知道甲殼類動物本身如何與後坐力效應保持完整。
現在,他們發現了其中一個秘密。降雨降雨的Dactyl俱樂部具有令人著迷的結構,可過濾震動,保護其背後的動物。
“螳螂蝦以其令人難以置信的強大罷工而聞名,可以打破軟體動物的貝殼,甚至破裂水族館玻璃,”機械工程師Horacio Espinosa說美國西北大學
“但是,要反复執行這些高影響力的罷工,螳螂蝦的Dactyl Club必須具有強大的保護機制來防止自我破壞。大多數先前的工作都集中在俱樂部的韌性和抗裂縫上,將結構視為強化的衝擊盾牌。
“我們發現它使用語音機制 - 有選擇性濾波應力波的結構。這使蝦可以在多種影響上保留其驚人能力,並防止軟組織損害。”
詳細研究了螳螂蝦的拳頭。當它以高速在水中移動時,它會產生所謂的氣泡泡沫。當水被高速推開時,其密度將降低到低密度氣泡中的水蒸發。
但是,這種氣泡被高密度的水包圍,無法持續很長時間:它立即在熱量,光線和聲音中爆發。
這種崩潰的氣泡釋放的能量會破裂殼(和水族館)。
“當螳螂蝦撞擊時,衝擊會產生壓力波,”Espinosa說。 “它還產生了氣泡,迅速崩潰以在兆赫茲範圍內產生衝擊波。這些氣泡的崩潰釋放出激烈的能量爆發,這些能量穿過蝦俱樂部。這種次要衝擊波效應以及最初的衝擊力使員蝦的罷工更加毀滅性。”
然而,這種巨大的震驚毫不動搖,螳螂蝦會在各個方向上向外產生。
為了弄清原因,西北大學的工程師尼古拉斯·奧爾德雷特(Nicolas Alderete)領導的一支團隊詳細介紹了孔雀蝦蝦的Dactyl俱樂部(Odontodactylus scyllarus)查看是否可以產生任何線索。
他們使用了兩種技術,例如皮秒激光超聲波和該生物裝甲上的瞬時光柵光譜,以查看其對傳播應力波的反應- 他們發現,Dactyl俱樂部的結構是獨特的,可以抑制和過濾這些波,以保護這些波,以保護曼迪斯蝦。
我們已經知道,dactyl Club的裝甲的結構是分層的,有點像烤烤寬麵條。衝擊表面是一層羥基磷灰石,一種礦物質,主要由鈣和磷組成,例如牙齒的塗層。直接下方的衝擊區域由以人字形模式排列的一層殼蛋白纖維組成,可優化結構完整性。
![](https://webbedxp.com/nature/scien/images/2025/02/shrimp-structure.jpg)
並且,直接在一個排列在類似於開瓶器的結構,每個捆綁包的旋轉都比其鄰居多一點。該層形成所謂的麵包結構已知會增加斷裂抗性。
研究人員發現的是,該層也充當了語音帶隙屏蔽層 - 這種材料通過控制這些波如何與材料的周期性結構相互作用來濾除聲音和應力波。螳螂蝦Dactyl俱樂部中幾丁質的布利格結構確實做到了這一點。
“週期區域在選擇性過濾高頻剪切波中起著至關重要的作用,這對生物組織特別損害,”Espinosa解釋了。 “這有效地屏蔽了蝦免受直接衝擊和氣泡崩潰引起的破壞應力波。”
該團隊計劃設計和執行水下實驗,以觀察這種奇妙的盔甲的功效和局限性 - 也許是針對未來生物啟發的材料設計的。
該研究已發表在科學。