Чому злі екзоскелети Залізного Жука майже незнищенні - archyworldys
Уявіть собі 200-кілограмового чоловіка, розчавленого вагою двох космічних човників, і вийти неушкодженим. Це про те, наскільки незнищенний злий жук.
Екзоскелет комахи довжиною 1 дюйм здатний витримати сили, що перевищують вагу тіла в 39000 разів. Ентомологи, які намагаються встановити цих жуків для демонстрації, зазвичай закінчуються зігнутими або розбитими навпіл сталевими штифтами.
У дослідженні, опублікованому у середу в журналі Nature, вчені розкрили секрети тіла ударостійкого жука. Аналіз елітри жука - затверділих конвертів над кожним переднім крилом - показує, що щити прилягають один до одного, як 3D-головоломка, і можуть деформуватися під величезною вагою, не втрачаючи своєї форми.
Ці елітри також з’єднуються з рештою екзоскелета жука, як броня, роблячи його несприйнятливим до сили розтрощення.
Ця інформація може мати додатки для вдосконалення конструкції літаків та броньованих машин.
Цього жука може наїхати Toyota Camry і вижити
У той час як більшість жуків живуть тижнями чи місяцями, лихі жуки із залізною шкірою, як правило, живуть два роки, переважно в дубах на тихоокеанському узбережжі Північної Америки. Вони не можуть втекти від небезпеки, що може пояснити, чому вони розробили екзоскелет, який захищає їх від колючих дзьобів та ударів птахів.
Дослідники, які стояли за цим дослідженням, перевірили, наскільки сильним може бути жук, відомий як Phloeodes diabolicus, без наїзду на нього. Відповідь: 149 ньютонів, це означає, що комаху можна прогулятись або переїхати на машині і вижити.
Toyota Camry.
“Ми чули фольклор про те, що ти можеш наїхати на них машиною або наступити на них, і вони не помруть. І, звичайно, нам довелося спробувати це. Отже, ми взяли стару Toyota Camry і посадили на неї диявола, і вона вижила ", - розповідає NPR Девід Кісаліус, провідний автор дослідження.
Екзоскелет, який замикається, як головоломка
Група Кісаліуса також вивчала екзоскелет жука зблизька за допомогою електронних мікроскопів та КТ. Секрет стійкості жука, як вони виявили, полягає в різноманітних типах суглобів, які блокують шматки його екзоскелета.
Уявіть собі екзоскелет комахи як дві половини фісташкової оболонки, що захищають м’які грудочки всередині. Затверділі надкрила, що оточують його крила, складають верхню половину панцира і з'єднуються з черевом екзоскелета жука, утворюючи загальну броню.
Але різні частини броні поєднуються по-різному. Дослідники виявили три різні типи з'єднань, які називаються бічними опорами, між верхньою і нижньою половинами екзоскелета жука.
Кожен власник служить різній меті для захисту жука.
"Міцні та жорсткі міжпальцеві опори використовуються для захисту життєво важливих органів жука від роздавлення", - написав По-Юнь Чень, науковець з матеріалів Національного університету Цін Хуа на Тайвані, який написав статтю "Природа". Інсайдер. "Хоча відповідні стопорні та окремо стоячі кронштейни дозволяють деформувати екзоскелет, тому жук може просочитися через щілини в скелях або корі дерев".
Ця варіація типу суглобів "відсутня у інших жуків, які мають лише міжпальцеві опори по всьому тілу", сказав Чен.
Однак таргани також мають здатність змінювати форму, щоб вміститися і пересуватися в тісних місцях, додав він.
Таргани між двома скелями.
Ідеї цього жука можуть допомогти нам створити кращі транспортні засоби
Дослідники виявили, що надкрила жука також складаються з частин, які поєднуються між собою. Над його крилами вони виявили жорсткий суглоб, званий швом, який зрощує надкрила, подібно до двох складених між собою частин 3D-головоломки, як показано нижче.
Розріз, що показує, де дві половини ящиків крил Злого Залізного Жука стикаються і поєднуються, як шматочки головоломки.
Девід Кісайлус/Каліфорнійський університет, Ірвін
З’єднані шматки цього шва, які називаються лезами, мають кілька шарів. Оскільки вчені збільшували сили на жука, ці лопаті розбиваються шар за шаром, запобігаючи розриву шва.
Навчання імітувати ці багатошарові леза може допомогти інженерам розробити кращі способи з’єднання матеріалів. Наприклад, використовуючи лопатки жуків як натхнення, вчені можуть створити міцніші складальні матеріали, які не будуть руйнуватися непередбачуваними способами, сказав Чен. А може, вони могли б використати конструкцію, щоб ущільнити прокладки, як клей, болти та шпильки, що використовуються в літаках.
"Коли ви з'єднуєте два метали разом, зазвичай виходять з ладу суглоби", - сказала Аура Гімм, керівник програми в офісі наукових досліджень ВПС США. скажіть NPR.
По суті, нове дослідження є частиною проекту, який фінансується офісом Гімма на суму 8 мільйонів доларів США, метою якого є створення нових стійких до ударів технологій, що імітують природну броню тварин.
Контейнери та транспортні засоби чекають транспортування на комерційних суднах до Європи в порту Бомонт, штат Техас, 18 лютого 2020 р.
Армія США/Кімберлі Спінер
Чен сказав, що різні типи засобів масової інформації, які спостерігали автори дослідження жуків, також можуть бути включені в броньовані машини.
Частина цього біоміметичного проекту вже виконується.
У 2016 році американський підрядник BAE Systems оголосив про новий тип складної підвісної системи, натхненної злим залізним жуком, який може дозволити військовим машинам не пошкодити вибухи наземних мін.