皮皮蝦的“鐵拳”或有助于開發(fā)航天器新材料

新華社華盛頓1月16日電（記者 周舟林小春）美國(guó)研究人員日前發(fā)現(xiàn)，中國(guó)人的盤中珍饈螳螂蝦的獨(dú)特鰲棒結(jié)構(gòu)，可以保護(hù)它們?cè)谀胨榧讱ゎ惈C物時(shí)自身不致受傷，或可為研發(fā)航天器所需超硬材料提供新思路。

螳螂蝦在中國(guó)俗稱“皮皮蝦”，正式名稱為“蝦蛄”，屬節(jié)肢動(dòng)物門，甲殼亞門，軟甲綱，可分為用矛刺結(jié)構(gòu)叉擊軟體獵物的“穿刺型”蝦蛄和用錘形鰲棒結(jié)構(gòu)砸碎硬殼獵物的“粉碎型”蝦蛄。后者極具攻擊性，其鰲棒的水下攻擊速度可達(dá)每秒23米，在動(dòng)物界堪為翹楚，但這也會(huì)對(duì)捕食者自身產(chǎn)生巨大沖擊。

為了弄清粉碎型蝦蛄的鰲棒為何能抵抗如此強(qiáng)的沖擊，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)里弗賽德分校一個(gè)團(tuán)隊(duì)專門對(duì)鰲棒的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。

鰲棒又被稱為“趾棒”，此前已知它是無機(jī)甲殼質(zhì)構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)，外部是可以防沖擊的堅(jiān)硬外衣，讓粉碎型蝦蛄可以發(fā)起迅猛攻擊。趾棒內(nèi)部又分成兩個(gè)區(qū)域，第一個(gè)區(qū)域分布著螺旋狀纖維物質(zhì)，可以吸收沖擊能量；第二個(gè)區(qū)域被稱為“條紋區(qū)”。

最新研究顯示，趾棒的條紋區(qū)高度整齊地排列著纖維物質(zhì)，它們緊緊包裹著趾棒，保護(hù)趾棒遭受沖擊時(shí)不會(huì)擴(kuò)張開裂。

“（整齊地）分布著纖維的條紋區(qū)，就像拳擊手比賽時(shí)用來裹緊拳頭的條形紗布一樣，通過將鰲棒壓緊，避免其發(fā)生致命的破裂。（內(nèi)外）三個(gè)區(qū)域共同構(gòu)成強(qiáng)度、耐用性和抗沖擊性超群的鰲棒。”主持研究的加州大學(xué)里弗賽德分校教授大衛(wèi)·凱塞勒斯解釋說。

研究還發(fā)現(xiàn)，粉碎型蝦蛄的古老表親穿刺型蝦蛄也有類似條紋區(qū)結(jié)構(gòu)。研究人員認(rèn)為，這是用來防止又長(zhǎng)又細(xì)的矛刺刺入獵物時(shí)發(fā)生變形。

美國(guó)空軍科研辦公室投資750萬美元資助了這項(xiàng)研究。相關(guān)論文發(fā)表在新一期美國(guó)《先進(jìn)材料》雜志上。研究團(tuán)隊(duì)希望據(jù)此開發(fā)下一代復(fù)合材料，包括航天器及運(yùn)動(dòng)頭盔等領(lǐng)域所需的超硬材料。