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作者:Jesus Rivera 來源:《自然》 發布時間:2020/10/22 14:39:34
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汽車也“壓不死”甲蟲的秘密

 

 

 圖片來源:美國加州大學歐文分校

當昆蟲學家第一次告訴Jesus Rivera,一種不起眼的黑甲蟲能在被汽車碾過之后幸存下來時,他表示懷疑。然后 Rivera試了試,這只蟲子毫發無傷地離開了?,F在,這位美國加州大學歐文分校的博士發現了這種甲蟲成功的秘密。

《自然》10月21日發表的一項研究指出了鐵定甲蟲(Phloeodes diabolicus)的外骨骼如此堅硬的原因。研究結果有助于解釋為何巨大的擠壓力也壓不死鐵定甲蟲,或在航空等建筑和工程領域具有應用價值。

鐵定甲蟲是一種棲息在橡樹上的物種,主要發現于北美西海岸。和其他甲蟲一樣,它遇到危險時也會裝死。研究人員發現,盡管這種小蟲子比一粒米大不了多少,但它能承受相當于其體重3.9萬倍的壓碎力。它們長有抗擠壓外骨骼前翅(稱為鞘翅),也就是說,其能經受住捕食者的擠壓和尖刺攻擊,即使被汽車碾過都安然無恙。這種力量對于想要用標準鋼絲針將它們固定在展示盒中的昆蟲學家來說,構成了不小的挑戰。

研究人員報道了這種鞘翅的結構特征和物質組成,它們能讓鐵定甲蟲承受最大149牛頓的力。利用先進的顯微鏡、光譜技術和機械測試,研究人員在鞘翅中央觀察到了一連串形似拼圖的聯鎖關節。作者發現,這些關節的幾何結構以及它們的層狀微結構讓鐵定甲蟲的外骨骼實現了極其出色的機械聯鎖和堅韌性。

為了測試這種幾何結構作為強硬機械緊固件、連接不同材質(如塑料和金屬)的潛力——類似航空航天業對渦輪固件的需求,研究人員利用模擬這種結構的金屬復合材料制作了一系列接頭。他們發現,與常用的工程接頭相比,新接頭強度更大、韌度也顯著增強。誰知道呢,也許有一天你會看到一輛大眾甲殼蟲和甲殼蟲一樣堅硬。(來源:中國科學報 唐一塵)

相關論文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-020-2813-8

 

 
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