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標題: 新研究揭「惡魔鐵甲蟲」極硬外殼祕密 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2020-12-19 12:20 AM 標題: 新研究揭「惡魔鐵甲蟲」極硬外殼祕密

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　　北美原生的惡魔鐵甲蟲(Nosoderma diabolicum)是自然界擁有最堅韌天然外骨骼的生物﹐最近科學家終於弄懂這超級裝甲背後的祕密﹐未來或將應用於新材料開發。自然界有許多巧妙設計﹐也帶給人們發明時許多啟發﹐《自然》(Nature)期刊的新研究中﹐加州大學爾灣分校(UCI)和普渡大學在惡魔鐵甲蟲身上發現另一個創新材料的靈感來源。
　　惡魔鐵甲蟲最早在美國西南部發現﹐牠喜歡藏在岩石下或樹皮後面﹐與常見甲蟲不同﹐惡魔鐵甲蟲不能飛行﹐為了免受鳥類﹑囓齒動物和蜥蜴等天敵的侵害﹐除了經典且有效的裝死﹐牠們同時也演化出科學已知最堅硬的外骨骼來保護自己。
　　惡魔鐵甲蟲的外骨骼究竟有多強大﹖從數據來看﹐惡魔鐵甲蟲可承受150牛頓外力﹐相當於體重3.9萬倍﹐其他甲蟲物種甚至無法承受一半負荷。如果還是難以想像﹐不如用這項資訊思考﹕當輪胎從甲蟲身上經過約會產生100牛頓力﹐這意味著不論鳥類啄食或被汽車輾過﹐惡魔鐵甲蟲都可以輕鬆拍拍屁股走「蟲」。
　　惡魔鐵甲蟲的外骨骼不僅堅硬還有韌性﹐當外在壓力實在太大﹐也能運用某種程度的拉伸防止斷裂。透過顯微鏡和CT掃描分析﹐研究團隊確認關鍵便在於牠們的翅鞘(elytra)。飛行甲蟲中﹐翅鞘是為保護後翅演化變硬的前翅(像是瓢蟲紅黑色的外殼)﹐但對無法飛行的鐵甲蟲來說則進化出保護內部器官的目的。
　　惡魔鐵甲蟲的翅鞘可提供兩層面保護﹐外層防止甲蟲進行多餘動作保持外骨骼結構完整﹐內層的縫線(沿著甲蟲腹部將翅鞘分開的線)還有片狀結締組織﹐像拼圖緊密互相鎖住﹐防止任何內部運動。但如果僅只於此﹐惡魔鐵甲蟲的外殼不會如此享負盛名。掃描顯示﹐內層的縫線還有分層(delamination)過程﹐遭受壓力時﹐連接結構會緩慢彼此拉開﹐耗散能量防止彈性變形﹐同時結締組織還有刺狀塗層﹐像砂紙提供些微阻力。
　　儘管如果作用力過大仍可能完全瓦解﹐但與普通結構相比﹐這種互鎖結構斷裂過程更平緩﹐意味著惡魔鐵甲蟲外殼即使失效時也是「優雅」的長時間進行﹐在某些情況下﹐這就是生死攸關的問題。研究作者﹑普渡大學土木工程學教授Pablo Zavattieri表示﹐這項工作證明透過讓材料碎裂時分散能量﹐可讓堅固的脆性材料轉變為既堅固又堅韌的材料。
　　透過電腦模擬﹐研究人員列印出複製結構的3D模型﹐進一步證實外骨骼結構的研究結果﹐未來有望利用這些知識製造出更高強度的材料。如同過去許多發明都源自仔細觀察自然界﹐惡魔鐵甲蟲的例子只是又再次證明﹐人們困擾的許多問題﹐大自然早有了答案。

作者: STL831 時間: 2020-12-25 11:17 AM

聽說這種惡魔鐵甲蟲被汽車輾過都沒事?!

作者: flush828 時間: 2021-2-19 09:55 PM

真誇張～～是很好的科幻故事題材！圖中的見蟲看起來也很美

作者: conductor57 時間: 2021-2-20 04:41 PM

如果有殼的剖面圖加以解說就更棒了～

作者: chf02 時間: 2021-2-21 05:06 AM

意思就是.下一代的裝甲車輛要更新外殼,需要花更多國防預算.

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