在南加州有一種被稱為鐵甲甲蟲(chóng)的甲蟲(chóng)，它非常堅(jiān)韌且難以殺死。鐵甲甲蟲(chóng)非常強(qiáng)壯，即使被汽車碾過(guò)也能存活。來(lái)自 UCI 的材料科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了這種幾乎堅(jiān)不可摧的昆蟲(chóng)的設(shè)計(jì)秘密。

昆蟲(chóng)令人難以置信的生存能力是兩個(gè)關(guān)鍵因素的結(jié)果。這些因素是它令人信服地裝死的能力和外骨骼，它是已知存在于生物世界中的最堅(jiān)固、最抗壓的結(jié)構(gòu)之一。加州大學(xué)歐文分校和其他機(jī)構(gòu)的研究人員揭示了使這種昆蟲(chóng)如此堅(jiān)不可摧的材料成分及其納米和微米級(jí)藍(lán)圖。

該團(tuán)隊(duì)還展示了工程師如何從這些設(shè)計(jì)中受益。甲蟲(chóng)可以在西南部的巖石下和樹(shù)皮和樹(shù)干之間擠壓的樹(shù)木中找到。甲蟲(chóng)可以承受大約是其體重 39,000 倍的力。

對(duì)于一個(gè) 200 磅重的人來(lái)說(shuō)，要達(dá)到這一壯舉，它必須承受 780 萬(wàn)磅的重量。通過(guò)高分辨率顯微鏡和光譜評(píng)估，研究人員了解到其生存能力的秘訣在于其外骨骼的材料構(gòu)成和結(jié)構(gòu)，特別是其鞘翅。在飛行的甲蟲(chóng)類型中，鞘翅是打開(kāi)和關(guān)閉以保護(hù)飛行翅膀的前翅葉片。在鐵甲甲蟲(chóng)中，鞘翅進(jìn)化成為堅(jiān)固的防護(hù)罩。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鞘翅由幾層幾丁質(zhì)和蛋白質(zhì)基質(zhì)組成。與飛甲蟲(chóng)相比，鐵甲甲蟲(chóng)的外層蛋白質(zhì)濃度明顯更高，每重量增加約 10%。將鞘翅的兩個(gè)部分連接在一起的內(nèi)側(cè)縫合線的幾何形狀也看起來(lái)像拼圖游戲的互鎖部分。測(cè)試證實(shí)，在壓縮過(guò)程中，縫合線緩慢分層，在壓縮過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生災(zāi)難性的故障。