“汽車(chē)也壓不死”！不死石家莊外圍（外圍模特）微信199-7144-9724誠(chéng)信外圍，十年老店鐵定甲蟲(chóng)外骨骼超級(jí)堅(jiān)硬之謎破解（Credit: David Kisailus / Jesus Rivera / UCI）
（神秘的鐵定地球uux.cn報(bào)道）據(jù)科技日?qǐng)?bào)（張夢(mèng)然）：你能承受相當(dāng)于自己體重4萬(wàn)倍的壓力嗎？英國(guó)《自然》雜志21日公開(kāi)了一項(xiàng)仿生學(xué)及機(jī)械學(xué)重要研究，美國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)揭開(kāi)了即使是甲蟲(chóng)級(jí)堅(jiān)解巨大的擠壓力也壓不死的自然界“力量”——一種名為鐵定甲蟲(chóng)的外骨骼超級(jí)堅(jiān)硬之謎，對(duì)這種機(jī)械連鎖和堅(jiān)韌性的外骨破譯，將結(jié)合到成功結(jié)構(gòu)中，骼超在人類(lèi)航空、謎破建筑和機(jī)械領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。汽車(chē)
“汽車(chē)也壓不死”，也壓硬說(shuō)的不死就是鐵定甲蟲(chóng)。這是鐵定一種棲息在橡樹(shù)上的物種，主要發(fā)現(xiàn)于北美西海岸。甲蟲(chóng)級(jí)堅(jiān)解石家莊外圍（外圍模特）微信199-7144-9724誠(chéng)信外圍，十年老店這種昆蟲(chóng)不具備飛離險(xiǎn)境的外骨能力，但它們長(zhǎng)有超級(jí)抗擠壓的骼超外骨骼前翅（稱(chēng)為鞘翅），也就是說(shuō)，這種昆蟲(chóng)能經(jīng)受住捕食者的任何擠壓和尖刺攻擊。它小小的身體即使被人踩住后在上面轉(zhuǎn)圈，抬開(kāi)腳后它依然無(wú)損，甚至被汽車(chē)碾過(guò)都能安然無(wú)恙。這種自然界的神奇力量，對(duì)于想要用標(biāo)準(zhǔn)鋼絲針將它們固定在展示盒中的昆蟲(chóng)學(xué)家來(lái)說(shuō)，構(gòu)成了不小的挑戰(zhàn)。
此次，美國(guó)加州大學(xué)爾灣分校科學(xué)家戴維·奇塞盧斯及其同事，報(bào)告了這種獨(dú)特鞘翅的結(jié)構(gòu)特征和物質(zhì)組成，它們能讓鐵定甲蟲(chóng)承受最大149牛頓的力（約為其體重的3.9萬(wàn)倍）。研究團(tuán)隊(duì)利用最先進(jìn)的顯微鏡、光譜技術(shù)和機(jī)械測(cè)試，在鞘翅中央觀察到了一連串形似拼圖的連鎖關(guān)節(jié)。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，正是這些關(guān)節(jié)的幾何結(jié)構(gòu)以及它們的層狀微結(jié)構(gòu)，讓鐵定甲蟲(chóng)的外骨骼實(shí)現(xiàn)了極其出色的機(jī)械連鎖和堅(jiān)韌性。
為了測(cè)試這種幾何結(jié)構(gòu)作為強(qiáng)硬機(jī)械緊固件、連接不同材質(zhì)（如塑料和金屬）的潛力，譬如航空航天業(yè)對(duì)渦輪固件（航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件之一，可將燃燒室噴出的高溫高壓熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闇u輪軸上的機(jī)械能，以帶動(dòng)其他附件）的需求，研究人員利用模擬這種結(jié)構(gòu)的金屬?gòu)?fù)合材料，制作了一系列接頭。他們發(fā)現(xiàn)，與常用的工程接頭相比，依據(jù)這一幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的接頭強(qiáng)度更大、韌度也顯著增強(qiáng)。
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（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta：外媒CNET報(bào)道，鐵定甲蟲(chóng)的外骨骼是動(dòng)物界最堅(jiān)硬的外骨骼之一，甚至能經(jīng)受住被汽車(chē)的碾壓。科學(xué)家們現(xiàn)在認(rèn)為他們已經(jīng)知道其中的原因。在本周三發(fā)表在《自然》雜志上的一項(xiàng)研究中，研究人員揭開(kāi)了鐵定甲蟲(chóng)驚人的抗壓能力的秘密，并展示了新的超強(qiáng)韌材料如何利用甲蟲(chóng)的生物學(xué)優(yōu)勢(shì)。
乍一看，這種甲蟲(chóng)給人留下了深刻的印象：黑乎乎、凹凸不平的外骨骼，看起來(lái)有點(diǎn)像一塊燒焦的石頭。但在它平凡的外表下，卻隱藏著一些結(jié)構(gòu)上的奇跡，是由進(jìn)化而來(lái)。許多種類(lèi)的甲蟲(chóng)都能飛行，它們的翅膀被包裹在鞘翅中—— 一種保護(hù)性的堅(jiān)韌外殼中 。飛行對(duì)甲蟲(chóng)來(lái)說(shuō)是一種很好的防御機(jī)制，使它們能夠躲避捕食者，但鐵定甲蟲(chóng)沒(méi)有翅膀，經(jīng)常裝死，依靠它的外骨骼來(lái)保證安全。
“鐵定甲蟲(chóng)是一種陸生甲蟲(chóng)，所以它的重量不輕，速度不快，但建造得更像一個(gè)小坦克，”加州大學(xué)爾灣分校材料科學(xué)與工程教授、該研究的合著者大衛(wèi)-基賽勒斯在一份新聞稿中說(shuō)。這種甲蟲(chóng)的外骨骼非常堅(jiān)韌，甚至給希望展示它們的昆蟲(chóng)學(xué)家?guī)?lái)了一些問(wèn)題--很難將一根針穿過(guò)鐵甲。
為了研究這些“小坦克”，研究小組的一名成員Jesus Rivera捕捉了甲蟲(chóng)，并將它們帶回實(shí)驗(yàn)室。首先，研究人員發(fā)現(xiàn)甲蟲(chóng)的外骨骼可以承受大約150牛頓的力量--是其體重的39000倍。其他三種陸生甲蟲(chóng)的承受力只有其一半。
但為什么這種特殊的外骨骼會(huì)如此強(qiáng)大呢？研究小組使用一種名為微計(jì)算機(jī)斷層掃描的3D成像技術(shù)來(lái)觀察這種甲蟲(chóng)，這種技術(shù)的工作原理就像整個(gè)生物體的X光。他們重點(diǎn)研究了鐵甲蟲(chóng)的外骨骼。
鐵甲蟲(chóng)有鞘翅可能看起來(lái)很不尋常。畢竟它是一種不能飛的地棲甲蟲(chóng)。但它是由一種曾經(jīng)會(huì)飛的甲蟲(chóng)進(jìn)化而來(lái)， 它的外骨骼的強(qiáng)度取決于它的外骨骼。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。
研究人員形容它就像拼圖的碎片，連接在一起。將兩塊拼圖鎖在一起，可能的失效點(diǎn)就在拼圖的“聯(lián)鎖”處。但在高倍顯微鏡下研究聯(lián)鎖關(guān)節(jié)，并使用計(jì)算機(jī)模擬，團(tuán)隊(duì)沒(méi)有看到任何災(zāi)難性的失敗。聯(lián)鎖關(guān)節(jié)似乎還能撐得住，將應(yīng)力傳遞到整個(gè)區(qū)域，而不是裂開(kāi)。這很重要--它保護(hù)了甲蟲(chóng)的頸部。此外，鐵甲蟲(chóng)的鞘翅的化學(xué)成分與飛行甲蟲(chóng)略有不同。它似乎混有較高濃度的蛋白質(zhì)，這可能會(huì)增加昆蟲(chóng)的韌性。
研究人員進(jìn)一步研究了這種外骨骼的幾何形狀如何能夠開(kāi)發(fā)出更堅(jiān)韌的材料。他們從甲蟲(chóng)的聯(lián)鎖關(guān)節(jié)處吸取了教訓(xùn)，并創(chuàng)造了一些碳纖維拼圖片，以測(cè)試現(xiàn)實(shí)世界應(yīng)用中的機(jī)械強(qiáng)度--航空航天工程中使用的緊固件。
“這項(xiàng)工作表明，我們或許可以從使用強(qiáng)而脆的材料轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^(guò)在斷裂時(shí)耗散能量而使材料既強(qiáng)又韌的材料，”普渡大學(xué)土木工程師、該研究的共同作者Pablo Zavattieri說(shuō)。