Ударный природный механизм «stomatopod»

:  Структуру клюва креветки богомола, который способен выдерживать ударные нагрузки при добывании пищи, конструкторы намерены использовать в разработке бронежилетов нового поколения . Ярко-оранжевый булавовидный четырех – дюймовый клюв креветки богомола, или «stomatopod» из семейства ракообразных, которая обитает в тропических водах, ускоряется быстрее, чем пуля 22-го калибра при выстреле под водой. Повторный удар может разрушить раковины моллюсков и крабов, ударопрочные качества которых были изучены в течение десятилетий.

David Kisailus, доцент в Колледже технических наук Bourns, и его сотрудники заинтересовались, что позволило этому ударному природному механизму выдержать 50000 высокоскоростных ударов за время своей жизни при добывании пищи.

Они обнаружили, что клюв креветки является очень сложной структурой, состоящей из трех специализированных областей, которые работают вместе, чтобы создать структуру сложнее, чем многие инженерные керамики.

Первый регион, расположенный на ударной поверхности, содержит высокую концентрацию минералов, аналогичную тем, что имеются в костях человека. Далее внутри, находится слой хитина (сложные сахара), состоящий из дисперсных минеральных волокон, который действует как амортизатор, поглощающий энергию волн напряжений. Наконец, сам ударный боёк заключен по бокам ориентированными волокнами хитина, которыми обернут клюв богомола, сохраняя его в таком виде в течение жизненного периода при этих высоких скоростях воздействия.

По словам учёных, потенциальное применение такой конструкции, созданной природой, чрезвычайно широкое, так как конечный продукт может быть меньшим весом и более ударопрочным, чем существующие продукты. Например, создание электрических машин меньшего веса позволит снизить энергопотребление и увеличит диапазон создаваемых двигателей, меньший вес самолетов сократит расходы на топливо, а улучшенная ударопрочность повысит надежность и сократит расходы на ремонт.

Но в первую очередь все усилия будут направлены на улучшение военных бронежилетов, целью которых является разработка материала, который составлял бы одну треть веса и толщины существующих бронежилетов. Сила, создаваемая креветкой богомола, в более чем 1000 раз превышает собственный вес. Это настолько мощное и разрушительное орудие убийства, что её необходимо содержать в специальном аквариуме из пуленепробиваемого стекла.

Кроме того, ускорение клюва создает кавитацию, что означает буквально кипячение воды, формирование кавитационных пузырьков, которые лопаясь, уступают вторичному воздействию на добычу креветки богомола. Открытие учёных настолько заинтересовало Управление научных исследований ВВС США, что было дополнительно выделено $ 590 000 для финансирования продолжения работы по изучению ракообразных stomatopod.

comments powered by HyperComments

Также читайте