Ротоногие или креветки-богомолы – довольно грозное животное. Хоть это не креветки и не богомолы, а морское ракообразное размером всего 10 сантиметров, которое может наносить самые быстрые удары в океане. Мы говорим о 23 метров в секунду и 1500 ньютонов силы на удар.
«Подумайте о том, чтобы бить в стену пару тысяч раз на такой скорости и не сломать кулак», – сказал ученый из Калифорнийского университета Дэвид Кисайлус. «Это довольно впечатляюще, и это заставило нас задуматься о том, как это происходит».
При ближайшем рассмотрении команда обнаружила кое-что удивительное – то, что креветка-богомол имеет ударопрочное покрытие из наночастиц, которое позволяет ей бить с безрассудной энергией, в то время как покрытие выполняет тяжелую работу по поглощению и рассеиванию энергии. Исследование было опубликовано неделю назад в журнале Nature Materials.
В случае, если вы пропустили шумиху вокруг этих маленьких штамповочных машин, некоторые виды креветок-богомолов могут использовать свои клешни, как подпружиненный молоток. За доли секунды эти «сокрушители» обрушиваются на свою твердую добычу, такую как улитки или крабы, и раскалывают прочные раковины моллюсков, словно это яйца.
Все это хорошо известно. Предыдущие исследования показали, насколько эффективно их оружие, а в некоторых исследованиях даже использовались креветки-богомолы для создания совершенно нового материала.
«Эти исследования показали, что спиралевидное расположение минерализованных альфа-хитиновых волокон в сочетании с архитектурой типа елочки, которая является результатом градиента минерализации, может отклонять и искажать распространение трещин», – поясняет команда в новой статье. «Хотя вышеупомянутые исследования дают представление о механизмах ударов, эффекты этих множественных ударов с высокой скоростью деформации, подобные тем, которые встречаются в естественной среде обитания креветок-богомолов, до сих пор не известны».
Команда использовала просвечивающую электронную и атомно-силовую микроскопию, чтобы получить исключительно крупный план поверхности клуба креветок-богомолов (Odontodactylus scyllarus), и обнаружила, что покрытие состоит из плотной матрицы минерала, называемого гидроксиапатит сформирован в нанокристаллическую структуру.
Когда дубинка ударяется о поверхность, сам гидроксиапатит вращается, но структура нанокристалла разрушается, а затем медленно восстанавливается.
«При относительно низких скоростях деформации, частицы деформируются почти как зефир и восстанавливаются после снятия напряжения», – говорит Кисайлус. «При высокой деформации частицы затвердевают и ломаются на границах раздела нанокристаллов».
Этот механизм действительно впечатляет, он превосходит многие инженерные материалы по жесткости и коэффициенту демпфирования, и в будущем он может найти невероятное применение.
«Это редкое сочетание, которое превосходит большинство металлов и технической керамики», – сказал Кисайлус. «Мы можем представить себе способы создания подобных частиц для добавления улучшенных защитных поверхностей для использования в автомобилях, самолетах, футбольных шлемах и бронежилетах».
Обзорное исследование, опубликованный в журнале Aesthetic Surgery Journal в 2016, проливает свет на связь между… Читать далее
Существуют определенные генетические мутации, которые могут вызывать слепоту и передаваться от родителей к детям. Например,… Читать далее
От икоты до зубов мудрости - эволюция человека оставила после себя некоторые вопиющие, но врожденные… Читать далее
Чтобы отличить науку от псевдонауки, основатель Общества скептиков Майкл Шермер предлагает 10 вопросов, которые нужно… Читать далее
Вопреки сложившемуся мнению, мирного перехода власти от охотников-собирателей к земледельцам в Европе не было. Новый… Читать далее
Синдром Котара - психопатологическое расстройство, которое еще называют нигилистическим бредом или синдромом "ходячего мертвеца". Человек… Читать далее