超强韧的螳螂虾爪可制造出更好的防弹衣

也许没有哪种生物的攻击力比孔雀螳螂虾更可怕，尤其是相对于其体型而言。它以蜗牛、螃蟹和其他软体动物和甲壳类动物为食，用锤状前爪砸碎它们的壳，产生 500 牛顿的力量。这种力量足以穿透水族馆玻璃。

但是甲壳类动物（它们既不是虾也不是螳螂，只是长得像虾和螳螂）如何能在爪子完好无损的情况下生存下来呢？事实证明，它们已经进化出了一种三叉结构，比任何合成材料都更坚固、更坚韧。哈佛大学詹姆斯·韦弗领导的科学家表示，爪子包含多个结构，每个结构都可以防止灾难性的断裂。模仿这种结构可以为人类带来更好的防弹衣。

上图这只美丽的螳螂虾看起来就像一只“身披重甲的毛毛虫”，用科学家的话来说，但它在很多方面都是一种特殊的生物，它有着众所周知的复杂复眼，能够看到从紫外线到红外线的光线。它是一种极具攻击性的小生物，你可以在下面的视频或 YouTube 帖子中看到。

即使爪子在遭受了一次又一次的打击后受损，这些动物仍然完好无损。韦弗和同事在纳米尺度上检查了爪子，以确定实现这一点的结构。研究人员说，爪子有三个区域，每个区域都含有不同的矿物成分和功能。

当动物准备挥拳时，爪子会折叠起来变成棍棒。研究人员称，整个附肢本身非常厚，厚度可达相邻附肢的五倍。冲击区是爪子的外部，含有矿物质羟基磷灰石，这是一种薄层物质，也存在于脊椎动物的骨骼和牙齿中。它只有 50 到 70 纳米厚。通常，如此薄的一层很容易断裂——但它背后有一层壳聚糖支撑基质，可以分散冲击力并防止任何裂缝扩散。第三个区域沿着爪子的侧面延伸，硬度更低，有助于进一步分散冲击力。

格拉斯哥大学的 K. Elizabeth Tanner 表示，装甲设计师可以使用这些材料的模型来提高抗冲击性。她撰写了一篇关于螳螂虾的配套文章，该文章今天发表在《科学》杂志上。她写道，现有的使用陶瓷、玻璃纤维、特氟龙和橡胶的复合材料的性能不如螳螂虾的天然材料。

韦弗和他的同事表示，它在非战斗相关材料方面也可以得到改进。

他们写道：“从这种多相生物复合材料的研究中获得的结构经验可以……为在结构应用中制造坚韧的陶瓷/有机混合材料提供重要的设计见解，在这些应用中，组件会受到强烈的重复载荷。”