Панцирь креветки навел ученых на мысль о композитах нового типа

Естественную защиту в хвостовом шипе креветок-богомолов на предмет его механических характеристик изучили в университете науки и техники Китая (USTC), 6 апреля сообщает журнал ACS Applied Materials & Interfaces.

Были выявлены химические градиенты химического состава покрова креветок на расстояниях от нанометра до сантиметра. Также ученые определили корреляцию между микроструктурой и механическими свойствами. Кроме того, они оптимизировали структуру с помощью технологии 3D-печати и анализа конечных элементов.

Исследование показало, что экзоскелет креветок-богомолов состоит из четырех различных слоев, которые различаются своей микроструктурой и химическим составом.

Сочетание микроструктуры и химического состава эффективно ограничивает распространение трещин при максимальном высвобождении энергии деформации. В результате повышается вся ударная вязкость и прочность.

Кроме того, исследователи изготовили множество биомиметических структур хвостового шипа с помощью 3D-печати. Испытания показали, что сочетание структуры Bounligand с радиально ориентированными параллельными листами значительно повышает прочность конструкции при испытаниях на сжатие.

По оценкам специалистов, полученные результаты направят производство высокоэффективных композитов по новому пути.