Secret of super-tough scales of giant Amazonian fish uncovered — ABC Chemicals


Весы Arapaima Gigas — одна из самых крупных пресноводных рыб на Земле — было обнаружено, что это один из самых жестких гибких материалов, встречающихся в природе. Открытие группой исследователей из Калифорнии указывает на способ улучшения легкой брони. Тем не менее, недостатки в 3D-печати означают, что чешуйчатые пуленепробиваемые жилеты могут быть еще некоторое время.

Арапайма это рыба длиной 3 метра, найденная в реке Амазонка, где она обитает в кишащих пираньями водах. Весы этой рыбы известны по двум причинам — они не только устойчивы к атакам хищников, но и гибки, сохраняют ловкость животного и помогают ему маневрировать. С пираньями, хорошо известными своим мощным укусом, исследователям было любопытно, как Арапайма выжил в опасных водах реки Амазонки.

После получения весов команда начала тестировать их прочность. Чтобы сделать это, они поместили трещину в одну из шкал и измерили, какое напряжение или напряжение потребовалось для того, чтобы эта трещина распространилась по всей структуре. Они были удивлены, узнав, что весы были одними из самых устойчивых к разрушению материалов, встречающихся в природе. Итак, что делает их такими жесткими?

«Основой шкалы является твердый внешний слой», — говорит Роберт Ричи из Калифорнийского университета в Беркли, который руководил исследованием. «Это весь коллаген и минерал, как и кость, но он намного минерализован на поверхности, что делает его труднее». Это связано с более мягким внутренним слоем коллагеновых фибрилл. Используя электронную микроскопию для изображения внутреннего слоя, команда поняла, что фибриллы напоминают спиральную лестницу — так называемую структуру Булиганда. Это означает, что если хищник прорывается сквозь жесткий наружный слой, фибриллы могут деформироваться и распутываться под разными углами, предотвращая рост трещины. «Это особенно мощное средство противостоять разрушению», — добавляет Ричи.

Это соединение твердых и мягких слоев похоже на то, как устроен бронежилет. Тем не менее, в то время как природа строится на молекулярном уровне, создавая мягкий градиент между слоями, синтетические материалы используют клей, создавая четкую границу раздела. Этот интерфейс, объясняет Ричи, — это то, где слои имеют тенденцию разрушаться или разрушаться, ослабляя материал.

Вэнь Ян, также в Беркли, который помогал проводить эксперименты, отмечает, что команда работает над имитацией спиральных структур, но это сложно с традиционными методами проектирования. «3D-печать действительно имеет потенциал, как только все ошибки будут отсортированы», — добавляет Ричи.

«Я был очень удивлен, увидев те же свойства, которые используются для усиления композиционных материалов в рыбьей чешуе… это действительно имеет смысл», — говорит Ян-Хеннинг Диркс, профессор биологических структур в Городском университете прикладных наук в Германии. «Это действительно интересная работа некоторых людей, которые знают, о чем говорят».







Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *