科學家發現螳螂蝦鐵拳堅硬的奧秘，或助高強度航天材料研發

有研究表明，螳螂蝦用於敲擊獵物的棒狀顎足極其堅硬，通過掃描電子顯微鏡分析，科學家們已經發現其內部多層微結構的奧秘，這項研究已經發表於2018年1月16日的《先進材料（Advanced Materials）》上。

螳螂蝦，俗稱皮皮蝦，是在海洋中生存的一類口足類動物。其最知名的特點在於身體前段長有一對威力十足的棒狀顎足。在攻擊獵物的時候，這對顎足會以超高的速度彈射出去，像鐵拳一樣猛烈的撞擊獵物，直接將螃蟹或貝類的外殼敲碎。其最高速度堪比一些手槍子彈，因而，飼養這種漂亮的小動物還是用防彈玻璃魚缸為好。

雖然這些顎足在大量敲擊之後，也需要通過蛻皮來自我修復，但是，到底是什麼樣的堅固結構，支撐著它們可以用子彈般的速度敲擊堅硬物體而保持自身不破裂或變形呢？

最近，美國加州大學河濱分校化學與環境工程系的一個科研團隊對螳螂蝦和其他一些節肢動物的肢體進行了掃描電鏡分析，發現了這些肢體堅硬而耐衝擊的秘密。

經分析，這些顎足的表層，是由碳酸鈣、磷酸鈣等無機物配以α-甲殼素等有機物複合而成。這些材料的微結構排列極其整齊：薄層狀的結構緊密堆疊的同時，還存在一些纖維狀的結構在其間穿插。這就形成了一種結合了堅硬材料與柔性材料的多層複合結構，讓其在強硬之餘而不易斷裂。

不止於此，研究人員還檢測了這些顎足的內部結構，他們發現這些顎足的中心主要由纖維材料構成，其間存在很多空洞。而這些空洞排列非常巧妙，可以很好的吸收顎足的在敲擊獵物時的巨大衝擊力，其原理與現有的一些高級自行車頭盔和高爾夫球杆中的吸震結構很類似。可見，這些人類研發出的「先進的」工程結構，早已被大自然巧妙的設計出來了，這或許意味著「自然界在進化過程中，會在不經意間的使用內部建模過程，通過自適應來設計出高性能結構」，文章中這樣寫道。

其實，這種「外層堅硬，內部吸震」的設計，已經是一種通用度極高的工業設計方案了。早在2000多年前，中國古人在鑄造青銅劍時，就已經開始搭配使用不同硬度的材料，讓劍的外層堅硬鋒利而內部柔韌有彈性，形成了著名的「雙色劍」。

顯然，螳螂蝦的顎足微結構是讓材料更加堅固可靠的重要參考。美國空軍科研辦公室已經投資了750萬美元來資助這項最新研究，而科研人員也希望能夠通過仿生學來研發出下一代超高強度複合材料，用於航天器和高級運動裝備等領域。

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