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螳螂蝦拳頭威力揭秘

2020-12-10 11:08
科學(xué)之謎 2020年10期
關(guān)鍵詞:陶瓷材料拳頭威力

螳螂蝦“手”上裝備了一個(gè)厲害的拳擊武器,當(dāng)它揮動(dòng)拳頭時(shí),產(chǎn)生的威力相當(dāng)于用0.22英寸口徑手槍射出的一顆子彈?,F(xiàn)在我們知道它是如何做到這一點(diǎn)的了:并不是它有特別發(fā)達(dá)的肌肉——它沒(méi)有肱二頭肌,而是它的手臂擁有天然的彈力,能讓它以23米/秒的速度揮動(dòng)拳頭狀的附肢。

產(chǎn)生如此強(qiáng)大彈力的關(guān)鍵是附肢上的一個(gè)馬鞍形結(jié)構(gòu)。其工作原理有點(diǎn)類(lèi)似弓和箭。肌肉拉動(dòng)馬鞍形結(jié)構(gòu),使它像弓一樣彎曲,釋放時(shí),能量就轉(zhuǎn)移到了附肢的拳頭上。

日常生活中,弓繃得太緊,就容易斷掉。但科學(xué)家發(fā)現(xiàn),螳螂蝦的馬鞍形結(jié)構(gòu)能保持所有的能量而不會(huì)斷裂,因?yàn)樗袃蓪咏Y(jié)構(gòu),頂部是富有彈性的生物聚合物,底部則由類(lèi)似陶瓷的材料構(gòu)成。

當(dāng)螳螂蝦收縮起拳頭時(shí),馬鞍形結(jié)構(gòu)的頂部被拉伸,底部的陶瓷材料被壓縮。陶瓷材料在被壓縮時(shí),可以?xún)?chǔ)存大量的能量(形變能),但如果單純只有陶瓷材料的話,整個(gè)結(jié)構(gòu)在彎曲和拉伸時(shí)容易脆裂(因?yàn)樘沾刹牧鲜禽^脆的)。而生物聚合物則富有彈性,粘合力強(qiáng),可以保持整個(gè)結(jié)構(gòu)完整??嚲o的馬鞍形結(jié)構(gòu)一旦松開(kāi),就帶動(dòng)下面的拳頭急速揮出去,產(chǎn)生令人生畏的沖擊力。

螳螂蝦的這種結(jié)構(gòu),對(duì)于未來(lái)研制微型機(jī)器人會(huì)有幫助。

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