螳螂虾以他们的用于派遣猎物。他们可以在炮弹绘制的凌空时降落,而不会严重伤害自己的神经或肉。
那是因为他们的俱乐部前肢外骨骼是构建以滤除最具破坏性的压力波罢工引起的研究人员在2月7日报告科学。
虽然足够小以容纳您的手,但孔雀虾虾(Odontodactylus scyllarus)罢工如此之快,以至于它们产生了爆炸的气泡。撞击和内爆可以协同造成的力量超过螳螂虾体重的1000倍。然而,掠食者反复释放这种力量,而不会伤害自己或破坏俱乐部。
科学家认为这种弹性可能直接来自俱乐部装甲内的建筑。在那里,矿物硬质的几丁质层是一条长长的糖链,这是节肢动物外骨骼的主要成分 - 休息在较深的几丁质束上方。相对于上方和下方的层,这些更深的层略微旋转,就像一堆被扭曲的纸一样,形成了一种螺旋状的开瓶器形状,称为Bouligand结构。
人们怀疑这种设计可能充当各种盾牌,从而操纵了高能波动的高度。但是它尚未经过实验测试。
“这主要是理论上的计算,”新加坡南南技术大学的物质科学家和工程师Hortense Le Ferrand不参与这项研究。她说,一些生物工程师指出:“实际上没有任何证据……很多负面怀疑。”
因此,伊利诺伊州埃文斯顿西北大学的工程师Horacio Espinosa和他的同事在实验室中系统地测试了这个想法。为了模仿螳螂虾所经历的压力波,研究人员在铝制涂层的外骨骼的铝制横截面上发射了激光脉冲,导致它们加热并迅速膨胀。然后,他们测量了该膨胀在材料中流动的高能波如何。
实验表明,矿化的外层控制着微小裂纹从打击撞击本身的传播,而较深的螺旋状层可以消散或中和最高的能波。 Espinosa说:“这可以防止剪切波在俱乐部内损坏软组织。”
俱乐部内的螺旋状结构似乎是工程材料的自然版本,旨在操纵声波的传播。意大利理工大学的物理学家费德里科玻西亚(Federico Bosia)说,这种材料传统上被认为是人造的。
Bosia说:“这增加了越来越多的证据表明它们也自然出现在生物系统中,它们是通过用于波浪和振动控制目的的进化而发展的”。这,例如,吸收声波作为声波与蝙蝠掠食者的回声分配的一种声学伪装形式。
Espinosa说,外骨骼建筑可能会激发诸如抗冲击力的装甲,防护涂料和航空航天结构等材料。
材料科学家欧文分校的材料科学家David Kisailus已经在开发了Mantis Shrimp's Club内部的螺旋结构的应用,使用设计来增强飞机翅膀,风力涡轮机叶片和曲棍球棒的韧性。 Kisailus研究了其他有望激发高性能材料和赌注的物种,新发现是冰山一角。
Kisailus说,有数百万种必须适应不断变化的条件。 “我知道那里有很多蓝图,只是在等待在大自然的大量生物体中揭示。”