Как ИИ изменит нашу жизнь — в специальном проекте Naked Science!
Перейти
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
22.10.2020
Сергей Васильев
13 435

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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 13:02
Александра Медведева

Новое исследование указало на мобильные элементы, которые могут перемещаться и размножаться в пределах генома, как на наиболее вероятный источник подавляющего большинства интронов, некодирующих участков ДНК эукариот. Открытие позволяет объяснить огромные различия в количестве интронов в геномах разных видов.

Позавчера, 13:13
Алиса Гаджиева

Палеонтологи обнаружили останки никогда ранее не встречавшегося дасплетозавра, который, возможно, был прямым предком Tyrannosaurus rex. Эта находка может разрешить серьезные споры об эволюционной родословной самого знаменитого динозавра.

Вчера, 10:24
Александр Березин

Черные дыры периодически разрывают звезды на части, но параметры конкретно этого события из ранней Вселенной поставили ученых в тупик.

26 ноября
Александра Медведева

Окаменелость крошечного морского червя, жившего 525 миллионов лет назад, разрешила вековой спор об эволюции мозга членистоногих. Исследование показало, что мозг первых членистоногих не был сегментирован, а нервная система головы и туловища эволюционировала независимо.

26 ноября
Мария Азарова

Международный коллектив ученых спрогнозировал наши ежедневные потребности в воде в зависимости от антропометрических, экономических и экологических факторов.

26 ноября
Денис Тулинов

Технологии искусственного интеллекта проникают во все сферы жизни. Наука не исключение — ученые начинают использовать машинное обучение все активнее, и за ним уже есть реальные научные достижения. Но это лишь прелюдия: ИИ явился не просто помочь с расчетами, его роль в будущем масштабнее — он усилит наше мышление, указывая на взаимосвязи, которые человеческому уму не видны. Наука изменится. Naked Science полагает, что у нее появился новый способ изучать мир.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

24 ноября
Анна Новиковская

В то время как основные мировые языки со временем упрощают письменность, существует одно яркое исключение: китайский язык. За свою историю, насчитывающую три тысячелетия, его система письма становилась только сложнее и до сих пор остается крайне сложной для изучения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

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

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

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
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: