皮皮蝦的“鐵拳”或有助于開發(fā)航天器新型復合材料

 

　　螳螂蝦在中國俗稱“皮皮蝦”，正式名稱為“蝦蛄”，屬節(jié)肢動物門，甲殼亞門，軟甲綱，可分為用矛刺結構叉擊軟體獵物的“穿刺型”蝦蛄和用錘形鰲棒結構砸碎硬殼獵物的“粉碎型”蝦蛄。后者極具攻擊性，其鰲棒的水下攻擊速度可達每秒23米，在動物界堪為翹楚，但這也會對捕食者自身產(chǎn)生巨大沖擊。

 

　　為了弄清粉碎型蝦蛄的鰲棒為何能抵抗如此強的沖擊，美國加利福尼亞大學里弗賽德分校一個團隊專門對鰲棒的結構進行了研究。

 

　　鰲棒又被稱為“趾棒”，此前已知它是無機甲殼質(zhì)構成的多層結構，外部是可以防沖擊的堅硬外衣，讓粉碎型蝦蛄可以發(fā)起迅猛攻擊。趾棒內(nèi)部又分成兩個區(qū)域，第一個區(qū)域分布著螺旋狀纖維物質(zhì)，可以吸收沖擊能量；第二個區(qū)域被稱為“條紋區(qū)”。

 

　　最新研究顯示，趾棒的條紋區(qū)高度整齊地排列著纖維物質(zhì)，它們緊緊包裹著趾棒，保護趾棒遭受沖擊時不會擴張開裂。

 

　　“（整齊地）分布著纖維的條紋區(qū)，就像拳擊手比賽時用來裹緊拳頭的條形紗布一樣，通過將鰲棒壓緊，避免其發(fā)生致命的破裂。（內(nèi)外）三個區(qū)域共同構成強度、耐用性和抗沖擊性超群的鰲棒。”主持研究的加州大學里弗賽德分校教授大衛(wèi)·凱塞勒斯解釋說。

 

　　研究還發(fā)現(xiàn)，粉碎型蝦蛄的古老表親穿刺型蝦蛄也有類似條紋區(qū)結構。研究人員認為，這是用來防止又長又細的矛刺刺入獵物時發(fā)生變形。

 

　　美國空軍科研辦公室投資750萬美元資助了這項研究。相關論文發(fā)表在新一期美國《先進材料》雜志上。研究團隊希望據(jù)此開發(fā)下一代復合材料，包括航天器及運動頭盔等領域所需的超硬材料。