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admin 热点新闻关注 2019-04-17 307 0

把一只龙虾翻过来,你就会看到它的尾巴下面是由分隔成数个部分的半透明膜衔接的,与其他甲壳动物铠甲式的壳比较,这看起来适当软弱。

但来自麻省理工学院和其他地方的工程师发现,这种软膜反常坚韧,具有微观、分层、胶合板状结构,使其耐受刮擦和切开。当龙虾掠过岩石海底时,这种薄膜能够维护它的腹部。

在某种程度上,这种膜也是有弹性的,这使得龙虾能够前后鞭打它的尾巴,使捕食者难以咬穿或撕扯开其尾部。

这种灵敏性是因为该膜是一种天然水凝胶。这种水凝胶 90% 由水组成,其他大部分是甲壳素——一种在许多贝壳和外骨骼中发现的纤维资料。


图|波士顿龙虾选用我国水墨画和书法,运用简略的线条,纹路,方向和深度的改变,捕捉龙虾,岩石和波涛等主题的精华。(来历:Yangsheng Li)

该团队的研讨成果标明,龙虾膜是一切天然水凝胶中最坚韧的一种,坚韧度超越胶原蛋白、动物皮和天然橡胶等,与用于制作汽车轮胎、花园软管和传送带的工业橡胶复合资料坚韧适当。

龙虾坚韧又有弹性的薄膜能够作为规划灵敏性防弹衣的攻略,尤其是针对身体活动度高的区域,如肘部和膝盖。

灵敏的维护


研讨人员发现,虽然有许多专心于龙虾共同的铠甲式外壳的研讨,但对甲壳类动物腹部软膜的研讨却很少。

“当龙虾游动时,它们扩展且移动关节,并快速翻转它们的尾巴以躲避掠食者,”郭明教授说,“龙虾不能彻底被硬壳掩盖,它们需求这些更柔软的衔接处。但之前没有人研讨过这种软膜,这令咱们十分令人惊奇。”




研讨人员将其他样品存放在盐水中以仿照天然的海洋环境,并对部分进行机械测验。将每个膜放置在可拉伸样品的机器中,一起准确丈量对膜施加的力。他们观察到膜开始是松软的而且简单拉伸,直到它到达初始长度的两倍左右,此刻资料变得更硬、更坚韧。

龙虾的天然胶合板


当龙虾穿过海底时,它们会刮擦石头和沙子。研讨人员想知道龙虾膜对这种小刮擦和割痕的弹性有多大。他们用一把小手术刀划伤膜样品,然后以与完好膜相同的方法拉伸它们。

随后,研讨人员运用电子显微镜扩大了龙虾膜的微观结构。他们观察到的结构十分类似于胶合板。每个厚度约为 0.25 毫米的薄膜由数万层组成。单层含有很多的甲壳素纤维,类似于稻草细丝,其视点取向均与上面的纤维层准确地违背 36 度。相同,胶合板一般由三层或更多层薄木材制成,每层的颗粒与上基层成直角取向。

该团队以为这种膜结构可能是龙虾在地球上生计超越 1 亿年的一个十分重要的原因。

除了协助规划愈加灵敏的防弹衣,该团队以为这种资料还可用于软资料机器人以及安排工程学。假如能够的话,这可能会为天然界中最具弹性的生物之一的存在供给了新的视角。

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