作者 | 小小
出品 | 網易科技《知否》欄目組（公眾號：tech_163）
圖：螳螂蝦尾部向上捲起的盾狀結構被稱為「尾節」，可以保護其免受競爭對手強有力的「肘擊」
微型甲殼類動物螳螂蝦是海洋中最活躍的動物之一，它們總是在棲息地互相攻擊。然而，這種生物卻擁有動物王國中最致命的武器之一，即被稱為「dactyl club」（類似胳膊肘）的附體，它可以輕易敲碎蛤殼，因此非常危險。
不過萬物總是相生相剋，當你遭到完美武器攻擊時該如何保護自己？答案就是使用完美盾牌，螳螂蝦就是如此。它們的尾部進化出特殊的盾牌，叫做「尾節」(telson)，可以應對同類的攻擊。
螳螂蝦的尾節是個多尺度結構，外部有脊，內部則像螺旋樓梯。研究人員已經解開了尾節的秘密，並基於這種特殊構造開發出一種新型輕質、耐衝擊材料，可用於體育、航天和許多其他領域。
研究人員稱，有些種類的螳螂蝦棲息在珊瑚礁洞穴中，因其擁有強有力的「dactyl club」，為此又被送綽號「錘擊者」。由於適合居住的洞穴數量有限，為此螳螂蝦之間的爭奪非常激烈。在此過程中，螳螂蝦利用它們的尾節來保護自己免受毀滅性打擊。
研究人員對兩種類型的尾節型建築及其內部結構進行研究，並對每種類型的結構進行了機械測試。他們在特殊的屏蔽層中發現了一種螺旋狀結構，它可以防止裂縫擴大，並最終吸收撞擊產生的大量能量，以避免建築受到災難性的破壞。
這種螺旋狀或扭曲的膠合板狀結構，與研究人員之前在「錘擊者」的dactyl club中發現的結構也十分相似，這種結構可以讓螳螂蝦在不傷害自身的情況下擊穿蛤殼。
研究人員表示：「十多年來，我們始終在研究螳螂蝦的這種致命武器。我們意識到，如果這些生物以如此驚人的力量相互攻擊，尾節就必須充當起完美盾牌的角色。最有效的材料結構（螺旋狀）再加上巧妙的幾何結構，這是大自然發現的另一個成功的解決方案。」
研究人員還通過對尾節進行機械測試，以及對其結構進行3D列印複製，揭示了一種名為「龍骨狀突起」的高度彎曲脊功能。他們表示:「當我們觀察龍骨狀突起時，很明顯，它們會使尾節沿著長軸變硬。然而，我們發現，當外力垂直於長軸施加壓力時，龍骨狀突起也允許尾節向內彎曲。這使我們能夠發現這些脊狀結構的隱藏功能，即在撞擊中吸收大量能量。」
研究人員應用簡單的力學原理和計算模型來理解龍骨狀突起的作用，他們發現這些幾何特徵可以促使尾節結構硬化或軟化。
研究人員已經將這些發現融入到頭盔和其他結構材料的高耐衝擊材料開發中。他們說:「這對我們來說是個特別興奮的時刻，包括航空航天、體育和汽車公司等實體，都對這項技術很感興趣。我們目前正在與美國空軍研究實驗室合作，製造更輕、更堅固的材料。」
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本文來源：知否 責任編輯： 喬俊婧_NBJ11279