22.10.2020
Сергей Васильев
13 235

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, 12:19
Илья Ведмеденко

В конце 2021 года российским ВКС передали два новых Су-57. О поставке первого серийного истребителя пятого поколения сообщили в 2020-м.

Позавчера, 11:11
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

Вчера, 09:00
Оксана Шолохова

Как показали американские ученые, убеждение в том, что человек работает со своими сильными сторонами, существенно влияет на успешность регуляции настроения.

Позавчера, 11:11
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

17 января
Сергей Васильев

Новые измерения свойств минерала из глубоких слоев мантии показали, что ядро планеты теряет тепло в полтора раза активнее, чем полагали до сих пор.

17 января
Илья Ведмеденко

Перспективный российский многоцелевой самолет «Байкал» оторвался от земли. Первый полноценный полет машина должна выполнить до конца января.

26.12.2021
Александр Березин

Российская тяжелая ракета имеет все шансы взлететь после Starship, хотя ее начали создавать на 20 лет раньше, да и по параметрам она радикально уступает детищу Илона Маска. Попробуем разобраться, почему любая попытка создать классическую ракету в наши дни — пустая трата времени и средств. А заодно дать ответ на вопрос, какую космическую ракету на самом деле стоит создавать России.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

Позавчера, 11:11
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

[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
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: