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海洋生物助人類造出超級裝甲

發佈時間:2012年06月27日 09:52 | 進入復興論壇 | 來源:新聞中心-中國網 | 手機看視頻


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  渴望獲得高強度軍用材料的人們,有望從小小的螳螂蝦身上獲得啟發。

  有這麼一種海洋生物,其出擊速度堪比子彈,能産生數十公斤的瞬時衝擊力。它就是經常被食客們當作美味的螳螂蝦。據美國《太空戰》網站報道,新加坡南洋理工大學、美國哈佛大學等研究機構,近日在著名學術刊物《科學》上發表了對螳螂蝦的研究成果,他們發現後者前肢的材料強度、抗疲勞性能都是一流的,很有潛力在軍工領域大展身手。

  螳螂蝦的顯著特徵是在頭胸部長有一對鐮刀狀的前肢,平素喜歡混跡于岸邊的裂縫及洞穴中。儘管分佈廣泛,它驚人的“戰鬥力”卻很少為外界所知。經過長期觀察,研究人員發現,螳螂蝦在水下捕食時,“螳螂拳”的出擊速度達每秒數百米,堪比5.56毫米步槍子彈的出膛速度。産生的瞬時衝擊力能達到50公斤,相當於其體重的數百倍,甚至能敲裂飼養它們的玻璃缸!如果不小心被螳螂蝦鉗住,你的外層皮膚很容易被撕裂並産生鑽心的痛感,正因為如此,澳大利亞漁民才送給這些小東西一個嚇人的綽號──“拇指劈裂機”。至於螳螂蝦的獵物如小魚、蚯蚓等,遭到這樣突如其來的重擊,瞬間就會淪為前者的盤中餐。

  可想而知,要産生如此大的衝擊力,螳螂蝦前肢的強度必須非常高。研究人員用電子顯微鏡仔細觀察了甲殼的納米結構,發現材料的排列方式非常獨特。簡單來説,螳螂蝦的足部結構相當複雜,主要可以分成3個層次。第一層位於足的表面,含有高濃度礦物質、和人類的骨骼成份及其相似;第二層是由高密度甲殼素螺旋排列而成,可以發揮減緩震動和吸收能量的作用;最後再由甲殼素纖維壓縮、填充在內部,能在高速撞擊下有效確保自己不受傷害。測量結果顯示,這種結構輕盈、堅固而不失韌性,綜合材料性能甚至超過很多以強度著稱的人工陶瓷。無怪乎研究人員稱它為“材料工程師的聖杯”。

  如今,合成材料已在軍工領域獲得普遍應用,但它們存在通病:抗疲勞性能不好,在經年累月的荷載衝擊作用下,很容易在局部産生永久性損傷,積累到一定程度就會出現裂紋,導致整塊材料報廢。螳螂蝦的前肢是自然進化的結果,對疲勞破壞的抗性遠高於人造材料。這個優勢,同樣使它有潛力被用於製造裝甲以及發動機傳動裝置等,特別是那些經常在槍林彈雨下穿行、又不想被笨重的防彈衣拖累的前線軍人,模倣螳螂蝦的“倣生護甲”或許將是對他們最好的饋贈。青年參考

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