這款甲蟲車子都壓不死 科學家解堅殼奧秘

常見於北美洲的惡魔鐵錠甲蟲,能承受鳥啄、重踩甚至轎車輾壓,科學家發現牠們的外殼有類似拼圖接合般的機制,能承受比牠們重3.9萬倍的力量,有助激發設計堅固飛機的靈感。

法新社報導,發表於「自然」(Nature)期刊一份新的研究報告指出,惡魔鐵錠甲蟲(Diabolical Ironclad Beetle)雖不再有祖先所擁有的「落跑飛行能力」,但演化出可防止被壓碎的外骨骼前翅-鞘翅(elytra)來保護自己。

惡魔鐵錠甲蟲長約2公分,是棲息在橡樹以食真菌維生的昆蟲,主要分布在北美西岸。

惡魔鐵錠甲蟲的名字聽起來很可怕,但遭遇攻擊時往往會迅速遁入藏身處,而牠們粗糙、凹凸不平的黑色身體可形成保護色,讓牠們看起來像是小岩石。

這份由加州大學河濱分校(UCR)材料科學工程計畫博士生李維拉(Jesus Rivera)等人發表的研究報告說:「除了裝死外,這種甲蟲還有一種引人注目的能力,可以抵禦掠奪者強壓與穿刺,甚至轎車輾壓。」

報告提到,惡魔鐵錠甲蟲的外殼十分堅硬,昆蟲學家試圖把牠們固定在展示盒時,大頭針常被牠們的外殼給弄彎。

美國與日本科學家研究惡魔鐵錠甲蟲鞘翅的結構,發現牠們的耐受力比其他類似甲蟲還大許多,可以抵禦最大149牛頓重的力量(相當於15公斤),大約是牠們身體的3.9萬倍。

研究人員使用先進的成像技術,觀察到這種甲蟲的鞘翅內有一系列相互結合的拼圖般關節,發現這些葉片狀物的形狀,還有由薄片組成的細微構造,讓甲蟲的外骨骼變得更堅韌。

他們得出的結論是,這種堅硬又有彈性的結構,讓惡魔鐵錠甲蟲能躲在石頭底下,或躲在在樹皮下的狹窄空間內乘涼,可在不損及內部器官的情況下承受額外重量。

研究人員之後使用3D列印與模擬器,探究這種幾何結構是否可當作結合不同材料的機械接頭,像是塑膠與金屬,類似航太工業渦輪機所需的零件。

美聯社報導,這項甲蟲研究是美國空軍資助的800萬美元計畫的一部分,目的在探索螳螂蝦與大角羊等生物的結構,以探究發展耐衝擊的材料。

投書「自然」期刊評論這篇研究的台灣清華大學材料科學工程學系教授陳柏宇說,惡魔鐵錠甲蟲能夠抵禦的重量,比掠奪者的咬合力高出約10倍。
  • 新聞關鍵字: 3D列印機器人

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