海洋生物助人类造出超级装甲

    渴望获得高强度军用材料的人们，有望从小小的螳螂虾身上获得启发。

    有这么一种海洋生物，其出击速度堪比子弹，能产生数十公斤的瞬时冲击力。它就是经常被食客们当作美味的螳螂虾。据美国《太空战》网站报道，新加坡南洋理工大学、美国哈佛大学等研究机构，近日在著名学术刊物《科学》上发表了对螳螂虾的研究成果，他们发现后者前肢的材料强度、抗疲劳性能都是一流的，很有潜力在军工领域大展身手。

    螳螂虾的显著特征是在头胸部长有一对镰刀状的前肢，平素喜欢混迹于岸边的裂缝及洞穴中。尽管分布广泛，它惊人的“战斗力”却很少为外界所知。经过长期观察，研究人员发现，螳螂虾在水下捕食时，“螳螂拳”的出击速度达每秒数百米，堪比5.56毫米步枪子弹的出膛速度。产生的瞬时冲击力能达到50公斤，相当于其体重的数百倍，甚至能敲裂饲养它们的玻璃缸！如果不小心被螳螂虾钳住，你的外层皮肤很容易被撕裂并产生钻心的痛感，正因为如此，澳大利亚渔民才送给这些小东西一个吓人的绰号——“拇指劈裂机”。至于螳螂虾的猎物如小鱼、蚯蚓等，遭到这样突如其来的重击，瞬间就会沦为前者的盘中餐。

    可想而知，要产生如此大的冲击力，螳螂虾前肢的强度必须非常高。研究人员用电子显微镜仔细观察了甲壳的纳米结构，发现材料的排列方式非常独特。简单来说，螳螂虾的足部结构相当复杂，主要可以分成3个层次。第一层位于足的表面，含有高浓度矿物质、和人类的骨骼成份及其相似；第二层是由高密度甲壳素螺旋排列而成，可以发挥减缓震动和吸收能量的作用；最后再由甲壳素纤维压缩、填充在内部，能在高速撞击下有效确保自己不受伤害。测量结果显示，这种结构轻盈、坚固而不失韧性，综合材料性能甚至超过很多以强度著称的人工陶瓷。无怪乎研究人员称它为“材料工程师的圣杯”。

    如今，合成材料已在军工领域获得普遍应用，但它们存在通病：抗疲劳性能不好，在经年累月的荷载冲击作用下，很容易在局部产生永久性损伤，积累到一定程度就会出现裂纹，导致整块材料报废。螳螂虾的前肢是自然进化的结果，对疲劳破坏的抗性远高于人造材料。这个优势，同样使它有潜力被用于制造装甲以及发动机传动装置等，特别是那些经常在枪林弹雨下穿行、又不想被笨重的防弹衣拖累的前线军人，模仿螳螂虾的“仿生护甲”或许将是对他们最好的馈赠。