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移动世界。
恶魔铁Ironclad甲虫

铅图像由大卫kisailus / UCI提供

Wright Brothers'的第一台飞行机从鸽子那里采取了它的设计线索,并且在注意到毛刺在他的狗的皮毛上,瑞士工程师发明了Velcro。

复制性质以解决人类问题被称为仿生学,而下一个生物对工程产生影响可能是一个近乎不可用的虫子,具有Badass名称:恶魔般的Ironclad甲虫。

可怕的铁甲甲虫

这种凶残的铁甲甲虫可以在被其体重三万九千倍的物体碾压时存活下来。想象一下780万磅——超过10架大型喷气式飞机——坠落在一个200磅重的人身上,你就会明白昆虫可以处理。

这要归功于它非凡的外骨骼,这也使得它几乎不能被大多数捕食者食用——它装死,直到捕食者放弃并放过它。

虽然,恶魔般的Ironclad甲虫远离唯一的虫子,所以科学家们长期以来想知道它的盔甲比其他人更具弹性。

现在,由加利福尼亚大学,欧文和普渡大学的研究人员领导的团队可能已经破解了这种情况 - 在丰田凯美瑞和3D打印机的帮助下。

踢轮胎

要想弄清楚是什么让这种凶残的铁甲甲虫如此坚韧,第一步就是把它的韧性推到极限。

这一过程始于研究人员用车碾压甲虫。两次。

当这还不足以杀死它时,他们进行了压缩测试,用钢板将甲虫压在它身上,直到它的外骨骼最终脱落(这发生在24秒的时候,就像它听起来那样残忍)。

这就是他们如何确定这种甲虫可以承受150牛顿的持续作用力——比他们测试的任何其他陆生甲虫的两倍还多。

下一步是弄清楚为什么恶魔般的Ironclad甲虫可以承受这种力。

一些生物,包括某些类型的蜗牛,将矿物质(如铁)掺入他们的壳中,以便额外耐用,但是当研究人员研究了甲壳虫的外骨骼的组成时,他们发现它完全有机。

这让他们怀疑,这种虫子的韧性更多地与结构有关,而不是与组成有关。

使用计算机模拟和3D印刷模型,研究人员发现甲壳虫的外骨骼由几个薄层材料制成,其中互锁段相当像拼图一样。

正是这些特征使得凶残的铁甲甲虫能够承受如此巨大的力量。而不是断裂,层开始分离,吸收力。这样就避免了灾难性的故障,而且虫子柔软的内部也没有被压扁。

恶魔铁Ironclad甲虫

单层,互锁设计的野生植物甲虫外骨骼。信用:David Kisailus / UCI

生物化和虫子

研究人员已经在寻找方法来利用他们了解的内容,以解决现代工程问题的恶魔般的Ironclad甲虫。

研究人员David Kisailus说:“我们非常兴奋,因为我们认为这种设计可以推广到飞机、汽车、体育用品等行业。告诉《连线》杂志

他们已经进行了至少一个专注于航空航天行业的实验。

“我们或许可以从使用坚固、易碎的材料转向使用既坚固又坚韧的材料。”

Pablo Zavattiili.

为此,它们连接了两块板 - 一种由碳纤维复合材料和其他铝制制成的板 - 使用航空航天工程中的紧固件。

然后,它们用层(如甲虫的外骨骼)制成碳纤维板,并使用类似的拼图类似的设计将其连接到铝板上。

据基塞卢斯说,当他们把盘子拉开时,有紧固件的那个“灾难性地失败了”。然而,模仿甲虫的设计却没有这样做——相反,碳板的层开始分离,就像甲虫的外骨骼一样。

“这项工作表明,我们可以从使用强大,脆性材料来转移到那些通过爆破能量而既有强大而艰难的材料,”研究人员Pablo Zavattiili在A中说新闻稿。“这就是大自然赋予了铁甲甲虫的能力。”

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