Американские ученые раскрыли тайну «дьявольского» жука
Ученые из Университета Пердью и Калифорнийского университета в Ирвине разгадали тайну «дьявольского железного жука» (Phloeodes diabolicus). Эти насекомые обладают прочнейшим экзоскелетом и остаются в живых, даже попав под машину, сообщает Nature.
Причина стойкости этой природной брони долгое время оставалась неизученной. Но в рамках новой научной работы эксперты установили, что при больших нагрузках она становится эластичной и не ломается, а растягивается.
Известно, что «железные жуки» обитают на юго-западе США. Большую часть времени они прячутся под камнями или корой деревьев. Поскольку жуки не умеют летать, природа наделила их другими защитными свойствами.
Ученые исследовали экзоскелет с помощью микроскопов и компьютерных томографов и даже напечатали несколько 3D-версий. Эксперименты показали, что дьявольские железные жуки могут выдержать приложенную силу в 150 ньютонов, что в 39 000 раз превышает их массу тела. Для сравнения: если бы люди обладали такими же способностями, то мужчина весом 90 кг смог бы перенести давление более чем в 3,5 тысячи тонн.
Ключ к такой прочности кроется в надкрыльях этого существа. У летающих жуков они служат «защитными чехлами» для задних крыльев. У наземного существа надкрылья защищают внутренние органы.
Эта оболочка имеет две степени защиты. Внешний слой предотвращает чрезмерное движение, сохраняя структуру экзоскелета неповрежденной. Он содержит повышенное количество белка и на 10% тяжелее других частей тела. Медиальный шов (линия, которая разделяет два надкрылья) по структуре похожа на одежную молнию. Ее выступы плотно сцепляются друг с другом, чтобы не допустить внутренних повреждений.
Но в случае сильного давления шов медленно расходится, позволяя рассеивать энергию и обеспечивая упругую деформацию. Чтобы повысить шансы на выживание, природа снабдила части шва шероховатостями, которые препятствуют скольжению тела.
Запустив компьютерное моделирование и распечатав 3D-модели этих структур, исследователи смогли воспроизвести эти защитные эффекты. Такая природная «стратегия» может стать основой для разработки сверхвыносливых материалов нового поколения.
Ранее ученые разгадали секрет долговечности паутины. В ее состав входит азот, который отличается большой устойчивостью.