Раки допоможуть інженерам створити броню

Вчені з Університету Берклі показали, що молоточки ротоногих, якими вони розбивають раковини молюсків, мають складну композитну структуру. Вона надає зброї раків надзвичайної міцності і представляє інтерес для виробників броні.

Робота опублікована в журналі Science, а її короткий зміст можна прочитати на сайті університету та у ScienceNow.

Вчені досліджували мінералізовані кінцівки рачків Odontodactylus scyllarus. Ними вони розбивають міцні раковини молюсків, завдаючи ударів, за швидкістю порівнянних із малокаліберними кулями. Причому самі молоточки не пошкоджуються. Підраховано, що за життя ротоногих вони витримують не менше 50 тисяч ударів.

Для дослідження будови молоточків вчені застосували дуже широкий набір фізичних методів: оптичну мікроскопію, скануючу і просвічуючу електронну мікроскопію, комп'ютерну томографію, раманівську спектроскопію, рентгеноструктурний аналіз та механічне моделювання.

Виявилося, що у молоточку є три окремі зони, що розрізняються як за хімічним складом, так і за мікроструктурою.

Зовнішня зона складається з орієнтованих кристалів гідроксиапатиту, матеріалу, що додає міцності кісткам хребетних. Внутрішня або періодична зона містить волокна мінералізованого хітину, орієнтація якого періодично змінюється, через що на зрізі зона виглядає шаруватою. Бічна зона також складається з хітинових ниток, але вони мають іншу структуру і скріплюють молоточок воєдино.

Незвичайна структура внутрішньої зони з періодично орієнтованими волокнами хітину дозволяє молоточку безпечно поглинати енергію удару. Вчені встановили, що завдяки цій структурі тріщини, що утворюються, не можуть розповсюджуватися і не призводять до його руйнування.

Автори отримали на продовження досліджень ротоногих 590 тисяч доларів від Дослідницького центру Військово-повітряних сил США. Вчені сподіваються, що розуміння особливостей структури молоточків допоможе створити легшу і міцнішу броню.

Зазначимо, що у 2008 році американські розробники заявили про намір суттєво прискорити процес створення надлегкої композитної броні, яка буде використана для створення танка нового покоління.