Панцирные моллюски подсказали ученым новую конструкцию брони

Международная команда ученых создала подвижную броню, используя строение раковины панцирных моллюсков, или хитонов. Работа с описанием изобретения опубликована в журнале Nature Communications.

Хитоны — класс морских моллюсков, обитающих практически во всех морях на глубине от 30 до 2500 метров. Их раковина состоит из восьми подвижно соединенных пластин, покрывающих верхнюю часть тела, а нижняя часть окружена поясом из небольших зубцов, по строению схожих с рыбьей чешуей. Именно эти зубцы хитонов исследователи взяли за основу для своего изобретения.

Поскольку эта часть анатомии панцирных моллюсков ранее никогда подробно не изучалась, исследователи начали свою работу с подробного изучения чешуек хитона. Ученые проанализировали внутреннюю структуру, химический состав, наномеханические свойства и геометрическое строение зубцов. «Мы хотели объединить гибкость и защиту, а этого очень трудно добиться с помощью синтетических систем», — объясняет выбор объекта для исследований Линг Ли, один из авторов разработки.

Затем команда исследователей провела трехмерное параметрическое моделирование для оценки взаимодействия отдельных чешуек. При помощи 3D-принтера они напечатали зубцы на различных типах гибких подложек, а затем испытали их механические свойства в условиях контролируемых нагрузок, чтобы понять, каким образом зубцы сочетают гибкость и защитные свойства. Под воздействием внешней силы чешуйки хитонов деформируются и сближаются, образуя сплошной непроницаемый слой. При этом в обычных условиях они способны с определенной степенью свободы двигаться друг относительно друга, обеспечивая подвижность защитного слоя.

При разработке брони исследователи учитывали необходимость варьирования размеров чешуек. В тех местах, где более важна гибкость (например, на коленях или на локтях), стоит размещать зубцы меньшего размера и менее плотно расположенные. На грудной клетке и на спине же необходимы более крупные чешуйки, дающие повышенную степень защиты при физическом воздействии. По мнению ученых, «биобронежилеты», построенные на таком принципе, смогут обеспечивать более высокую степень безопасности, чем существующие конструкции.

Ранее биологи обнаружили морское существо с непостоянными анальными отверстиями, и выяснили причины, по которым животные выбирают определенную позу для отдыха.