Кутикула насекомых — один из самых прочных природных материалов
Исследователи из Тринити-колледжа в Дублине установили, что насекомые состоят из одного из самых прочных природных материалов в мире. Результаты исследования опубликованы в ведущем международном журнале по биомеханике Journal of Experimental Biology.
Что такое кутикула?
- Весь внешний покров насекомого состоит из материала под названием кутикула.
- Это второй по распространённости природный материал в мире после древесины, обладающий высокой универсальностью.
Исследование ног кузнечиков
Учёные детально изучили задние ноги кузнечиков, которые при прыжках и ударах выдерживают огромные нагрузки. Они измерили силу, необходимую для изгиба и разрушения отдельных ног.
Ключевые результаты:
- Ноги кузнечиков не очень жёсткие, но при этом демонстрируют исключительно высокую прочность на разрушение.
- Эта прочность сохраняется даже при наличии преднамеренно нанесённых надрезов, ослабляющих материал.
- Прочность кутикулы ног кузнечиков оказалась одной из самых высоких среди всех биологических материалов — выше, чем у кости, и сравнима с прочностью рогов или пантов.
- Обнаружена почти уникальная комбинация: относительно низкая жёсткость при высокой вязкости разрушения.
Влияние воды
Свойства материала сильно зависят от содержания воды:
- При меньшем количестве воды кутикула становится жёстче, но и более хрупкой.
- Существует компромисс между жёсткостью и прочностью.
Значение исследования
Высокая прочность кутикулы даёт ногам насекомых исключительную способность выдерживать дефекты, такие как трещины и повреждения. Понимание механизмов этой прочности может помочь в создании новых биоинспирированных лёгких и долговечных материалов.