Ученые раскрыли секрет прочности «нераздавливаемого» жука — Naked Science
5 минут
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.
5 марта
5 минут
Илья Ведмеденко

Согласно решению Арбитражного суда Амурской области, строительство стартового комплекса «Ангара» на Восточном должны приостановить. Напомним, стартовый стол создают под тяжелую ракету «Ангара-А5», которую хотят применить для испытаний космического корабля нового поколения.

5 марта
7 минут
Василий Парфенов

С момента появления систем автономного вождения многие задавались вопросом: а как они будут выглядеть в идентичных условия? К счастью, у нас наконец-то появилась возможность сравнить два самых известных автомобильных автопилота: системы разработки Tesla и Waymo — дочерней структуры Alphabet, владеющей Google. Машины проехали по одному маршруту, но сделали это совершенно по-разному, что весьма удивляет.

Позавчера, 15:24
9 минут
Мария Азарова

По числу одобривших его использование стран российский препарат обогнал даже так называемого фаворита Запада — вакцину от Pfizer и BioNTech.

5 марта
5 минут
Илья Ведмеденко

Согласно решению Арбитражного суда Амурской области, строительство стартового комплекса «Ангара» на Восточном должны приостановить. Напомним, стартовый стол создают под тяжелую ракету «Ангара-А5», которую хотят применить для испытаний космического корабля нового поколения.

5 марта
7 минут
Василий Парфенов

С момента появления систем автономного вождения многие задавались вопросом: а как они будут выглядеть в идентичных условия? К счастью, у нас наконец-то появилась возможность сравнить два самых известных автомобильных автопилота: системы разработки Tesla и Waymo — дочерней структуры Alphabet, владеющей Google. Машины проехали по одному маршруту, но сделали это совершенно по-разному, что весьма удивляет.

Позавчера, 15:24
9 минут
Мария Азарова

По числу одобривших его использование стран российский препарат обогнал даже так называемого фаворита Запада — вакцину от Pfizer и BioNTech.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

15 февраля
9 минут
Василий Парфенов

Новость, которую странно публиковать на серьезном научно-популярном портале, но от реальности не убежишь. Уфологи всего мира могут радоваться: американские военные официально признали, что изучали места крушения НЛО и в их распоряжении есть некие аномальные объекты, свойства которых выходят за рамки известных науке материалов.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: