世界上最兇猛的蝦,可用來研究復合材料高科技武器
世界上最兇猛的蝦,可用來研究復合材料高科技武器
皮皮蝦,又稱螳螂蝦。在普羅大眾眼里,它只是美味可口的盤中珍饈。而在科學上,它是大自然饋贈的新型生物復合材料。
皮皮蝦眼中的自己
實際上,皮皮蝦的性情十分剛烈,攻擊力非常強,也是世界上最兇猛的蝦。它胸前大螯鉤有超強的彈射力,比子彈的速度還要快,快到在水中可以產生沖擊波。
大自然最耐用的武器
皮皮蝦以蝸牛、螃蟹等軟體動物為食,能用鉗子般的前螯擊碎它們的外殼,力度高達500牛頓,足以打破水族箱的玻璃。除此之外,前螯還具有出色的彈性,這是一種許多動物外骨骼都有的有機物質。工程師們希望在制造材料中,盡可能還原地運用這種物質。
目前有許多工程師對皮皮蝦有不同的研究成果,它的大螯鉤可能是目前大自然最兇猛的捕食工具,能瞬間將獵物錘暈,再者大螯鉤本身具有能夠抵抗重復的重擊,因為皮皮蝦具有超過子彈的速度出擊方式。
橫截面描繪橫紋區域
該區域包含一個獨特的結構,包裹在球桿周圍,以保護它免受傷害
科學家發現,具有良好彈性的原因在于它的螺旋形設計,它將在肢體中產生的微裂縫均勻分布在幾丁質的扭曲纖維中。
這種獨一無二的出擊機制實際上是隨著裂紋沿著纖維前進而增強的。由于裂紋本身分布在甲殼質中,壓力實際上是從附屬器官中出來的。科學家表示,這種設計可以防止皮皮蝦因為出擊快而受到傷害。皮皮蝦的韌性就源自于它本身獨特的部位,大螯鉤打得越多,防護性越強。
皮皮蝦應用于制造業
這種新材料可以運用于制造業。工程師運用3D打印模仿皮皮蝦大螯鉤的螺旋結構復合材料,并觀察了裂縫的扭曲圖樣,希它們像在蝦上面一樣逼真。
圖源來自:臺灣博物館
模仿這種構造,可以幫助人們研制出更好的防彈服——目前的防彈復合材料主要使用硅酸鹽、玻璃纖維、特富龍和橡膠,其性能遠不如皮皮蝦的天然材料。除了可用作防彈服外,這種多層生物復合材料還可用來制造多種其它高強度有機混合材料,如工業陶瓷等。在未來,工程師期望將這些技術和研發經驗應用于大規模生產此類復合材料,這種材料的應用潛力是非常巨大的。
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