把一只龍蝦翻過(guò)來(lái)，你就會(huì)看到它的尾巴下面是由分開(kāi)成數(shù)個(gè)部分的半透明膜連接的，與其他甲殼動(dòng)物盔甲式的殼相比，這看起來(lái)相當(dāng)脆弱。

但來(lái)自麻省理工學(xué)院和其他地方的工程師發(fā)現(xiàn)，這種軟膜異常堅(jiān)韌，具有微觀、分層、膠合板狀結(jié)構(gòu)，使其耐受刮擦和切割。當(dāng)龍蝦掠過(guò)巖石海底時(shí)，這種薄膜可以保護(hù)它的腹部。

在某種程度上，這種膜也是有彈性的，這使得龍蝦能夠前后抽打它的尾巴，使捕食者難以咬穿或撕扯開(kāi)其尾部。

這種靈活性是由于該膜是一種天然水凝膠，90%由水組成，其余大部分是甲殼素——一種在眾多貝殼和外骨骼中發(fā)現(xiàn)的纖維材料。

該團(tuán)隊(duì)的研究成果表明，龍蝦膜是所有天然水凝膠中最堅(jiān)韌的一種，堅(jiān)韌度超過(guò)膠原蛋白、動(dòng)物皮和天然橡膠等，與用于制造汽車輪胎、花園軟管和傳送帶的工業(yè)橡膠復(fù)合材料堅(jiān)韌相當(dāng)。

龍蝦堅(jiān)韌又有彈性的薄膜可以作為設(shè)計(jì)靈活性防彈衣的指南，尤其是針對(duì)身體活動(dòng)度高的區(qū)域，如肘部和膝蓋。

靈活的保護(hù)

研究人員發(fā)現(xiàn)，盡管有很多專注于龍蝦獨(dú)特的盔甲式外殼的研究，但對(duì)甲殼類動(dòng)物腹部軟膜的研究卻很少。

“當(dāng)龍蝦游動(dòng)時(shí)，它們伸展且移動(dòng)關(guān)節(jié)，并快速翻轉(zhuǎn)它們的尾巴以逃避掠食者，”郭明教授說(shuō)，“龍蝦不能完全被硬殼覆蓋，它們需要這些更柔軟的連接處?！?/p>

研究人員將每個(gè)膜放置在可拉伸樣品的機(jī)器中，同時(shí)精確測(cè)量對(duì)膜施加的力。他們觀察到膜最初是松軟的并且容易拉伸，直到它達(dá)到初始長(zhǎng)度的兩倍左右，此時(shí)材料變得更硬、更堅(jiān)韌。

龍蝦的天然膠合板

當(dāng)龍蝦穿過(guò)海底時(shí)，它們會(huì)刮擦石頭和沙子。研究人員想知道龍蝦膜對(duì)這種小刮擦和割痕的彈性有多大。他們用一把小手術(shù)刀劃傷膜樣品，然后以完整膜相同的方式拉伸它們。

龍蝦膜的微觀結(jié)構(gòu)非常類似于膠合板。每個(gè)厚度約為0.25毫米的薄膜由數(shù)萬(wàn)層組成。單層含有無(wú)數(shù)的甲殼素纖維，類似于稻草細(xì)絲，其角度取向均與上面的纖維層精確地偏離36度。同樣，膠合板通常由三層或更多層薄木材制成，每層的顆粒與上下層成直角取向。

這種膜結(jié)構(gòu)可能是龍蝦在地球上生存超過(guò)1億年的一個(gè)非常重要的原因。

除了幫助設(shè)計(jì)更加靈活的防彈衣，這種材料還可用于軟材料機(jī)器人以及組織工程學(xué)。如果可以的話，這可能會(huì)為自然界中最具彈性的生物之一的存在提供了新的視角。