鐵定甲蟲“堅(jiān)不可摧”的奧秘

朱崇愷

有些蟲子踩上一腳就會(huì)死，但鐵定甲蟲即使被汽車碾過(guò)也能存活下來(lái)。鐵定甲蟲生活在北美洲西部海岸地區(qū)，它們常在橡樹和其他樹木的樹皮下棲息，以菌類為食。黑乎乎、凹凸不平的外骨骼，不仔細(xì)看還以為是一塊被燒焦的石頭。這種不會(huì)飛的甲蟲擁有異常牢固的外骨骼，最多能承受149牛頓的壓縮力，這相當(dāng)于在甲蟲身上壓了相當(dāng)于自身體重約39000倍的重量。

一項(xiàng)發(fā)表于《自然》的研究揭示了鐵定甲蟲格外抗壓的秘密。首先，鐵定甲蟲的外骨骼中充滿了蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)可以增強(qiáng)外骨骼的“韌性”。它的結(jié)構(gòu)也很巧妙：因?yàn)殍F定甲蟲之前是會(huì)飛的，只不過(guò)之后經(jīng)過(guò)進(jìn)化，兩只翅膀變成了兩片鞘翅，它們以最非凡的方式融合在一起， 形成了一條蜿蜒曲折的縫合線。就像兩片拼圖一樣被拼在一起，研究人員稱之為剛性接縫。同時(shí)它們橢圓的幾何形狀有助于均勻分散受力。這種排列方式類似于雞蛋，蛋液可以在蛋殼內(nèi)輕輕晃動(dòng)。從上方按壓，“鎖扣”當(dāng)中的層狀微結(jié)構(gòu)在受力時(shí)發(fā)生分層，這也能吸收部分能量，避免“鎖扣”發(fā)生斷裂。

?鐵定甲蟲外骨骼結(jié)構(gòu)

這些特性為工程師提供了新的靈感：我們可以復(fù)制鐵定甲蟲的結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用到航空、建筑領(lǐng)域甚至是防彈衣、防護(hù)裝備的制造中去。