螳螂蝦如何在不傷害自己的情況下進行懲罰性打擊

螳螂蝦以其用於派遣獵物。他們可以在砲彈破裂後進行齊射，而不會嚴重傷害自己的神經或肉體。

那是因為它們的棒狀前肢的外骨骼是旨在過濾掉最具破壞性的壓力波研究人員在 2 月 7 日的《報告》中報告說，這是由於罷工造成的科學。

孔雀螳螂蝦雖然小到可以握在手中（齒指齒鯊）打擊速度如此之快，以致於產生內爆的氣泡。撞擊和內爆協同作用，產生的力量可能超過螳螂蝦體重的 1000 倍。然而，捕食者會反复釋放這種力量，而不會傷害自己或折斷球桿。

科學家認為這種彈性可能直接來自俱樂部盔甲內的建築。在那裡，一層層礦物質硬化的甲殼素——一種長鏈糖，是節肢動物外骨骼的主要成分——位於更深的幾丁質束之上。這些更深的層相對於上面和下面的層稍微旋轉，就像一疊被扭曲的紙，形成一個螺旋狀的螺旋形狀，稱為 Bouligand 結構。

人們懷疑這種設計可能充當某種盾牌，控制高能波穿過它的程度。但它還沒有經過徹底的實驗測試。

“這主要是理論計算，”未參與這項研究的新加坡南洋理工大學材料科學家兼工程師霍滕斯·勒費朗 (Hortense Le Ferrand) 說道。她說，一些生物工程師指出，“實際上沒有任何證據證明這一點……有很多負面懷疑。”

因此，伊利諾伊州埃文斯頓西北大學的工程師霍拉西奧·埃斯皮諾薩 (Horacio Espinosa) 和他的同事在實驗室中系統地測試了這個想法。為了模擬螳螂蝦所經歷的壓力波，研究人員向俱樂部外骨骼的鋁塗層橫截面發射激光脈衝，使它們升溫並迅速膨脹。然後他們測量了膨脹產生的高能波如何穿過材料。

實驗表明，礦化外層控制著撞擊本身產生的微小裂紋的擴展，而更深的螺旋狀層可以消散或中和最高能量波。埃斯皮諾薩說，這“可以防止剪切波損壞球桿內的軟組織”。

球桿內部的螺旋狀結構似乎是工程材料的天然版本，旨在操縱聲波的傳播。意大利都靈理工大學的物理學家費德里科·博西亞（Federico Bosia）表示，這種材料傳統上被認為是人造材料。

博西亞說，這“增加了越來越多的證據表明它們也自然出現在生物系統中，它們是為了控制波浪和振動而通過進化而發展起來的”。這例如，吸收聲波作為一種聲學偽裝，以對抗蝙蝠捕食者的迴聲定位。

埃斯皮諾薩說，外骨骼結構可以激發抗衝擊裝甲、防護塗層和航空航天結構等材料的靈感。

加州大學歐文分校的材料科學家 David Kisailus 已經在開發螳螂蝦俱樂部內螺旋結構的應用，利用該設計來增強飛機機翼、風力渦輪機葉片和曲棍球棒的韌性。基塞勒斯研究其他物種，有望開發出高性能材料，並打賭新發現只是冰山一角。

基塞盧斯說，有數百萬個物種必須適應不斷變化的條件。 “我知道自然界的眾多生物體中有很多很多的藍圖等待著被揭示。”