• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
19.10.2018
Редакция Naked Science
6 893

Невероятную силу удара ротоногих раков объяснили керамическими пружинами

Клешни раков-богомолов наносят удары, сила которых сравнима с ударом пули за счет элегантной седловидной структуры сустава, накапливающей энергию в «керамической пружине».

rak0
©Wikipedia

Морские раки-богомолы известны как обладатели фантастически сложного «тринокулярного» зрительного аппарата. Он включает ветвистые фасеточные глаза и от 12 до 16 типов светочувствительных рецепторов, способен подстраиваться к спектру среды, различать мириады цветов от инфракрасного до ультрафиолета плюс разные формы поляризации света. Зрение этих ротоногих настолько великолепно, что отдельное объяснение требуется даже тому, зачем им вообще необходима такая сложность. 

 

Но удивление вызывают и их бойцовские способности. Клешни некоторых раков-богомолов, как задние конечности кузнечика, способны накапливать упругую энергию и высвобождать ее с взрывной скоростью, ускоряясь до 23 м/с. Такой удар легко нанесет увечья и человеку: его энергия сопоставима с энергией пули 22-го калибра. Ученые лишь теперь поняли, как небольшие клешни ротоногих способны накопить достаточно мощности. Об этом сингапурские исследователи сообщают в статье, опубликованной в журнале iScience.

 

«Боевые» клешни ротоногого действуют на манер пружины. Работа мощных мышц, прикрепленных к прочной, но упругой седловидной структуре сустава, заставляет ее деформироваться, накапливая энергию. Устройство и биомеханику удара исследовали Али Майсерез (Ali Miserez) и его коллеги из Наньянского технологического университета. Авторы отметили, что седловидная форма сустава обеспечивает равномерное распределение нагрузки почти по всей площади, без каких-либо «слабых мест».

 

©Miserez et al., 2018

 

Но главным секретом ротоногих оказалась двухслойная структура суставного «седла»: упругий слой биополимеров в нем сочетается со слоем высокоминерализированной ткани. Такая минерализированная керамика не самый очевидный материал для пружины. Однако ученые выяснили, что при деформации седло изгибается так, что его верхний «керамический» слой сжимается, а нижний, эластичный растягивается. Керамика весьма хрупка при растяжении или на изгибе, но к сжатию устойчива, а за счет своей прочной кристаллической решетки способна накапливать исключительное количество энергии. Второй полимерный слой деформируется легко и обеспечивает целостность всей структуры.

 

В отличие от зрительного аппарата ротоногих, биомеханику их клешней можно воспроизвести на современном уровне развития технологий. Вероятно, уже вскоре мы увидим такие седловидные двуслойные механизмы и у роботов — миниатюрных, но не менее боевитых, чем сами раки-богомолы.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
25 февраля
Руслан Руслан

Компания Neuralink, при помощи которой предприниматель Илон Маск надеется совершить революцию в интерфейсах «мозг-компьютер» (BCI), впервые имплантировала человеку устройство «чтения мыслей». Об этом Маск сообщил в твите, опубликованном 29 января. Однако, некоторые обеспокоены отсутствием прозрачности вокруг имплантата, который должен дать возможность управлять устройствами посредством мысли. Реакции ученых и экспертов на это событие обобщает медиа-редакция Nature, а Naked Science приводит перевод этой статьи.

Вчера, 13:46
ПНИПУ

Согласно планам России по развитию авиастроения, к 2030 году будет произведено свыше тысячи отечественных самолетов. Перед промышленными предприятиями сейчас стоит масштабная задача — ускорить цикл проектирования, производства и сервиса авиационных двигателей. Во время их сборки могут возникать дефекты, которые тормозят процесс и снижают показатели эффективности. Один из наиболее распространенных дефектов — дисбаланс ротора, основной части турбины двигателя. Он приводит к повышению нагрузки, меняет режим работы и ускоряет разрушение двигателя. Ученые ПНИПУ предложили минимизировать начальный дисбаланс ротора с помощью выбранного метода сборки, а остаточный дисбаланс — балансировкой.

Вчера, 15:20
Полина

Дети, которые родились в одноязычных и многоязычных семьях, по-разному воспринимают речь. Это подтвердила спектроскопия.

Позавчера, 19:10
Дарья Губина

В 2022 году зонд DART столкнулся с Диморфом, спутником астероида Дидим. Ученые хотели проверить, можно ли сбить с траектории небольшое, но потенциально опасное для нашей жизни космическое тело. Оказалось, DART не только изменил орбиту маленького объекта, но и полностью его «переворошил».

25 февраля
Руслан Руслан

Компания Neuralink, при помощи которой предприниматель Илон Маск надеется совершить революцию в интерфейсах «мозг-компьютер» (BCI), впервые имплантировала человеку устройство «чтения мыслей». Об этом Маск сообщил в твите, опубликованном 29 января. Однако, некоторые обеспокоены отсутствием прозрачности вокруг имплантата, который должен дать возможность управлять устройствами посредством мысли. Реакции ученых и экспертов на это событие обобщает медиа-редакция Nature, а Naked Science приводит перевод этой статьи.

Позавчера, 15:00
Юлия Трепалина

Немецкие ученые рассказали о преимуществах новой технологии промышленного производства яблочного сока — с помощью метода спирального пресса с фильтрацией (spiral filter press). Исследователи установили, что он позволяет в четыре раза увеличить содержание в соке полезных для здоровья веществ по сравнению с более традиционным способом отжима.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

1 февраля
Андрей

Канадские исследователи изучили состав пород, вышедших на поверхность при появлении первых континентов. По итогам анализа выяснилось, что новая земная кора возникла не в результате движения тектонических плит, а из-за процессов в океанических плато молодой Земли.

22 февраля
РНФ

Ученые показали, что экстремальный подъем уровня Каспийского моря на десятки метров, произошедший 18-13 тысяч лет назад и получивший название «Великая Хвалынская трансгрессия», мог быть вызван, вопреки существующим гипотезам, не таянием ледника, а естественными изменениями палеоклимата. Оказалось, что из-за холодного климата того периода обширные территории, с которых собирали воду впадающие в Каспий реки, были покрыты многолетней мерзлотой. В результате массы дождевых и талых вод почти не впитывались в мерзлые грунты и стекали в море, испарение с поверхности которого было небольшим. Все эти факторы привели к повышению уровня Каспия и увеличению площади моря более чем вдвое по сравнению с современным. Полученные данные помогут уточнить представления о масштабе колебаний уровня Каспийского моря при изменении климата.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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: