Ученые раскрыли секрет прочности «нераздавливаемого» жука — Naked Science
22.10.2020
Сергей Васильев

Ученые раскрыли секрет прочности «нераздавливаемого» жука

4.3

Американского жука Nosoderma diabolicum не раздавит даже проехавший по нему автомобиль: жесткие надкрылья насекомого выдерживают огромные нагрузки благодаря необычным структурам, напоминающим соединение деталей пазла.

©David Kisailus, UCI

Жуков Nosoderma diabolicum и их родственников недаром называют «броненосцами»: необычайно толстый и прочный панцирь позволяет им выдерживать нагрузку до 150 ньютонов — около 15 килограммов, примерно в 39 тысяч раз больше их собственного веса. Неудивительно, что эти насекомые потеряли способность летать, зато без каких-либо проблем переживают наезд автомобильного колеса. Для своих естественных противников — птиц, грызунов и ящериц — они представляют твердый орешек, разгрызть который практически невозможно.

Команды Пабло Заватьери (Pablo Zavattieri) из Университета Пердью и Дэвида Кисалиуса (David Kisailus) из Калифорнийского университета в Ирвайне исследовали секреты прочности этих жесткокрылых, наблюдая за поведением панциря при больших нагрузках под микроскопом и с помощью компьютерной томографии, а затем распечатав на 3D-принтере и испытав аналогичные структуры. Их статья опубликована в журнале Nature.

Выступы и впадины надкрыльев образуют сверхпрочное, но упругое соединение / ©Jesus Rivera, UCI

Авторы отмечают, что обычные жуки не способны выдержать и половины нагрузки, которую переносят Nosoderma diabolicum. Секрет их стойкости — в строении надкрыльев, благодаря которым они превратились из обычных «чехлов» для крыльев в мощную защиту для всех внутренних органов. Во-первых, внешние слои панциря усилены структурными белками, придающими им дополнительную прочность. По оценкам ученых, содержание белков здесь примерно на 10 процентов выше, чем в остальных частях жука.

©Purdue Engineering

Во-вторых, соединение обоих надкрыльев по центральной линии укреплено структурами, напоминающими детали пазла. Если давление оказывается чересчур высоким даже для такого укрепленного экзоскелета, соединения надкрыльев деформируются и медленно расходятся, словно застревающая застежка-молния. Этот процесс требует большого усилия, эффективно рассеивая приложенную энергию и сохраняя панцирь от разломов.

При этом поверхности входящих друг в друга выступов и впадин покрыты упругими белками, которые повышают прочность их связи и не позволяют разрушиться при расхождении. Ученые воспроизвели такие структуры на 3D-принтере и испытали их на нагрузку, подтвердив, что они обеспечивают повышенную прочность. Авторы исследования уверены, что их находка станет очередной идеей, которую удастся заимствовать у природы и применить в инженерии, создавая более прочные конструкции из металлов и композитов.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 06:30
Мария Азарова

Ученые проверили содержание побочных продуктов дезинфекции в чае, который заваривали водопроводной или наночистой водой с хлором. Уровни этих соединений в напитке были ниже, чем в самой воде, однако большинство из них оказались неизвестны исследователям — как и их воздействие на здоровье человека.

Вчера, 14:35
Алиса Гаджиева

Ученые из Института археологии и этнографии Сибирского отделения РАН обнаружили городище Шилкинской системы.

7 часов назад
Мария Азарова

Она значительно увеличилась за последнюю неделю и теперь превышает по размерам 75% озоновых дыр, наблюдаемых с 1979 года.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

Вчера, 06:30
Мария Азарова

Ученые проверили содержание побочных продуктов дезинфекции в чае, который заваривали водопроводной или наночистой водой с хлором. Уровни этих соединений в напитке были ниже, чем в самой воде, однако большинство из них оказались неизвестны исследователям — как и их воздействие на здоровье человека.

13 сентября
Сергей Васильев

Европейские биологи обнаружили, что лекарства могут накапливаться в клетках кишечной микрофлоры, меняя количество и сроки попадания препарата в организм человека.

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

17 августа
Александр Березин

Наши леса вновь горят, сообщают СМИ. На вид все ясно: лес гибнет и скоро погибнет окончательно. Если бы не одно «но»: согласно научным работам в рецензируемых журналах, биомасса наших лесов за 26 лет выросла почти на 39%. А это совершенно немыслимый, рекордный прирост — что, конечно, не отменяет ущерб от пожаров для населенных пунктов. Кому верить: дыму пожаров со страниц СМИ или ученым? И почему борьба властей с пожарами, скорее всего, сделает ситуацию еще хуже? Попробуем разобраться.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: