說起螳螂蝦,大家可能比較陌生,但說到皮皮蝦,想必大家就比較熟悉了。螳螂蝦,俗稱“皮皮蝦”、正式名稱為“蝦蛄”,屬節肢動物門,甲殼亞門,軟甲綱。
螳螂蝦可分為用矛刺結構叉擊軟體獵物的“穿刺型”和用錘形鰲棒結構砸碎硬殼獵物的“粉碎型”。
穿刺型螳螂蝦的外形酷似兩把長矛,長矛上有排列鋒利的棘刺,我們最常吃的皮皮蝦就屬於典型的穿刺型螳螂蝦;粉碎型螳螂蝦最典型的代表是雀尾螳螂蝦,它們的捕捉足踝部異常強大、堅硬和發達,配合肢節上強健的肌肉,使得這類螳螂蝦的攻擊附肢極具破壞力。
螳螂蝦的“拳速”更是令人駭聞。科學家測試過它出拳的速度,可達到每小時80公里,加速度超過10000個g(重力加速度)。就這樣一隻小小的蝦,居然有如此強悍的攻擊力,火箭發射時,加速度也不過10個g(重力加速度)。因此它的攝食速度,連水中運動敏捷的魚、蝦也無法躲避逃脫。
這麼高的拳速所帶來的的衝擊力應該很大,可是它們卻完好無損,這是為什麼呢?為了解此疑惑,研究人員專門對粉碎型螳螂蝦獨特的鰲棒結構進行了研究。
鰲棒,即“趾棒”,它屬於無機甲殼質構成的多層結構,且被外部堅硬的外殼包裹著。趾棒內部又分成兩個區域,第一個區域分佈著螺旋狀纖維物質,可以吸收衝擊能量;第二個區域被稱為“條紋區”。
經過相關研究顯示,趾棒內部的條紋區高度整齊地排列著纖維物質,正是因為這些纖維物質,趾棒在遭受衝擊時才不會裂開。該區域就好像拳擊比賽時選手們用來裹拳頭的紗布,透過將鰲棒壓緊以防止發生致命的破裂。
研究還發現,粉碎型螳螂蝦的表親穿刺型螳螂蝦也有類似條紋區結構。研究人員認為,這是用來防止又長又細的矛刺刺入獵物時發生變形。
透過仿生技術,螳螂蝦為航天器所需的超硬材料提供了新思路。美國空軍科研辦公室研究團隊表示,希望透過仿生技術開發下一代複合材料,包括航天器及運動頭盔等領域所需的超硬材料。近期,中科院材料力學行為與設計重點實驗室駱天治教授團隊與武漢大學王正直副教授、張作啟教授合作,研究了具有防禦功能的螳螂蝦尾刺(矛)和寄居蟹左螯(盾)。相信不久的將來,會有更多的仿生技術可以被利用在人類的生活中。
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