Этого жука невозможно раздавить и ученые узнали почему

жука не раздавить

Дьявольских жуков-броненосцев практически невозможно раздавить, вы можете ударить по ним, наступить или переехать на машине, и они все равно убегут целыми и невредимыми.

Теперь ученые знают, почему внешние крылья этих жуков, известные как надкрылья, такие крепкие — они состоят из ряда плавно соединяющихся частей головоломки. Геометрия и внутренняя структура этой конструкции увеличивают прочность панциря жука.

Жуки-броненосцы (лат. Phloeodes diabolicus) имеют длину от 0,6 до 1 дюйма (от 15 до 25 миллиметров) и обитают в лесных средах на западе Северной Америки, где они прячутся под корой деревьев. Хотя их предки умели летать, жуки-броненосцы давно утратили эту способность, и их надкрылья слились воедино, образуя устойчивую к раздавливанию оболочку.

Энтомологи слишком хорошо знакомы с прочностью этих конструкций. Попытки закрепить образцы жуков-броненосцев для изучения, демонстрации и хранения часто заканчиваются неубитым насекомым и грудой изогнутых стальных булавок, написали ученые в своем новом исследовании, опубликованном 21 октября в журнале Nature.

Исследователи провели испытания жуков на сжатие, чтобы увидеть, сколько силы могут выдержать их оболочки, прежде чем они расколются. Они обнаружили, что жуки-броненосцы могут противостоять непрерывным силам до 149 ньютонов или 33 фунтам (15 килограммам). Согласно исследованию, это примерно в 39 000 раз больше массы тела жуков и более чем в два раза больше, чем может выдержать другие виды наземных жуков.

Пазл раскрылся

Микроскопический анализ поперечных сечений экзоскелета показал, что боковые опорные структуры делают одни части надкрылий более жесткими, чем другие, для равномерного распределения веса по спине жука и защиты его органов. А дальнейшее усиление идет на стык надкрылий.

Исследователи сообщили, что у летающих сородичей жука-броненосцев надкрылья сращиваются в «гребенчатую конструкцию», что позволяет им плавно открываться, закрываться и выпускать нижние крылья для полета. Но у жуков-броненосцев надкрылья срослись вместе, как кусочки мозаики по длине брюшка насекомого. Выступающие части этих взаимосвязанных частей, называемые лопастями, также распределяют давление по экзоскелету, предотвращая его растрескивание.

жук в разрезе

Фото. Внутренняя структура оболочки жука-броненосца

Когда исследователи напечатали на 3D-принтере образцы для проверки прочности соединений, они обнаружили, что швы с пятью лезвиями были самыми жесткими и могли выдерживать более тяжелые нагрузки. Ученые также обнаружили слоистые микроструктуры в поперечных сечениях, которые еще больше отводили давление от наиболее уязвимых частей, защищая узкие «шейки» взаимосвязанных частей корпуса от разломов и фактически заставляя части более надежно сцепляться друг с другом.

Выявление биологической архитектуры, которая делает экзоскелеты этих жуков практически неразламываемыми, может помочь инженерам создавать более ударопрочные конструкции, и исследователи проверили это с помощью собственных разработок, напечатанных на 3D-принтере.

«Мы демонстрируем это, создавая переплетенные швы из биомиметических композитов, которые показывают значительное увеличение прочности по сравнению с часто используемым инженерным соединением», написали ученые в своем исследовании.

Источник: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2813-8

Эта запись опубликована в Четверг, 22 октября, 2020 - 10:06. Вы можете оставить комментарий.

 
 

Оставить комментарий

 

Учтите! Каждый комментарий перед появлением на сайте проходит проверку на спам.

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :schu: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :njam: :mrgreen: :lol: :laila: :idea: :grin: :gaf: :foto: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: