Дьявольский жук дал ученым ключ к разработке суперпрочных материалов
Ученые раскрыли секрет неуязвимости американского дьявольского броненосного жука (Phloeodes diabolicus) и создали на этом принципе крепеж авиационного двигателя.
Материаловеды из Калифорнийского университета (США) выяснили, почему дьявольского броненосного жука невозможно раздавить даже автомобилем. Статья об этом опубликована в журнале Nature, коротко об этом пишет Science Alert.
Жучки Phloeodes diabolicus, которые водятся в Северной Америке, внешне напоминают кусочки корявой коры или камня. Но их экзоскелет — один из самых прочных в мире. Если панцири других видов жуков выдерживают среднюю пиковую нагрузку до 68 ньютонов, то дьявольский броненосный жук способен выдержать 149 ньютонов, что в 39 000 раз превышает его собственный вес.
«Броненосный жук не летает, поэтому он не легкий и быстрый, а больше похож на небольшой танк, — рассказал материаловед Дэвид Кисайлус. — Это его способ выживания: он не может улететь, поэтому при нападении просто остается на месте, а его панцирь выдерживает атаки, пока хищник не сдастся».
Оказалось, что ключ к прочности экзоскелета жука — надкрылья. У летающих жуков это жесткие передние крылья, защищающие более нежные задние крылья с прожилками, которые насекомое использует для полета. Поскольку дьявольский броненосный жук не летает, его надкрылья затвердели и срослись, образовав шов мозаичного типа.
Оказалось, что под давлением вместо того, чтобы расколоться, микроструктуры внутри фрагментов экзоскелета начинают расслаиваться. Это позволяет надкрыльям более мягко деформироваться и распределять энергию, что предотвращает разрыв панциря.
Это открытие может дать толчок к разработке более прочных материалов для решения инженерных задач. Исследователи построили крепеж авиационного двигателя из углеродного волокна, имитирующего структуру шва дьявольского броненосного жука. После проведения испытаний под нагрузкой они обнаружили, что их крепеж держит так же надежно, как и обычные, но значительно более прочен и не ломается.
Ранее канал «Наука» рассказал про самое древнее насекомое.
Фото: Дэвид Кисайлус.
