龙虾坚韧的下腹部可以激发下一代高度灵粤淘彩票登陆活的防弹衣

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信用:如此。

龙虾和其他甲壳类动物被厚厚的甲壳覆盖,使它们免受掠食者和一般危险。但是,如果你曾经翻过它背上的龙虾,你可能已经注意到尾部的下侧如何覆盖由膜连接的部分。根据麻省理工学院的研究人员的说法,这种膜非常坚韧,能够使龙虾刮伤锯齿状的海底而不会伤到自身。它还具有高度灵活性,可以使尾部自由移动,使其成为新型防弹衣的灵感来源,尤其适用于肘部和膝盖等移动区域。

柔软但坚韧

经常进行有趣的新研究来自最意想不到的地方。麻省理工学院机械工程系助理教授Ming Guo曾经吃过龙虾晚餐时发现腹部透明膜难以咀嚼。他想知道为什么并很快发现没有人完全确定。

所以郭和他的同事们自己去研究材料的不寻常特性。他们将膜切成非常薄的切片,每个切片都经过一系列实验。在研究人员测量体重之前,将一些切片放在小烤箱中晾干。该分析显示,约90%的龙虾膜是水,使其成为水凝胶。

同时,其他样品保存在模拟海洋环境中的水的盐溶液中。对这些样品进行机械测试,其以精确控制的力拉伸膜。该膜松软且易于拉伸,直至其伸长至其初始长度的两倍,此时材料变硬并变得更坚韧和更坚韧。这是令人惊讶的,看到大多数水凝胶越柔软越柔软。郭认为,这种应变加强行为允许龙虾在必要时自由移动,同时允许它在危险时刻变硬并保护自己。

龙虾以刮擦磨砂和沙子而闻名。当研究人员使用手术刀刮擦膜样品时,他们发现即使切割一半厚度,它仍然可以伸展得相当远。具有类似特性的橡胶复合材料在相同条件下会破裂。

使用电子显微镜,麻省理工学院的研究人员放大了膜,了解是什么使它具有弹性。他们发现的是类似于胶合板的结构,每个膜由数千层甲壳质纤维组成。所有类似稻草的纤维都以与上面纤维层完全相同的36度角定向。

“当你逐层旋转纤维的角度时,你的所有纤维都具有良好的强度方向,“郭说。 “人们一直在干燥材料中使用这种结构来容忍缺陷。但这是第一次在天然水凝胶中看到它。“

郭和他的同事们仍然试图回答的一个问题是如何将纤维引导到这样的分层结构中。一旦他们理解了这个过程,研究人员希望模仿它来生成具有类似特性的合成微结构。一个应用程序将涉及灵活的防弹衣,但软机器人和组织工程可能会发现这样的水凝胶吸引人。

有了这样复杂的硬件可供使用,难怪龙虾如此成功。

“我们认为这种膜结构可能是龙虾在地球上生存超过1亿年的一个非常重要的原因,”郭说。 “不知何故,这种骨折耐受性确实帮助了他们的进化。”

(责任编辑:粤淘彩票登陆)

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