Nehmen Sie das Thor! Geheimnis der knallharte Krustentier Kralle gefunden


Wenn Meeresbewohner Marvel-Comic-Figuren waren, wäre der Pfau Fangschreckenkrebse Thor. Diese bunten Krebstiere haben eine hammerlike Klaue, die Beute mit der Beschleunigung von 0,22 Kaliber zerschlagen kann – nicht unähnlich der Superheld mythologische Waffe.

Nun, eine neue Studie enthüllt die Geheimnisse hinter der Stärke der Fangschreckenkrebse Klaue auf molekularer Ebene. Es stellt sich heraus das Anhängsel ist optimal angepasst, strafenden Schlag nach Schlag ohne zu brechen zu bestrafen. Diese Anpassungen sind bereits inspirierende Forscher, Biologie-Nachahmung Materialien zu entwickeln, die alles von besseren Boot Propeller sicherer Körperpanzer begeistern konnte.

"Was macht [Fangschreckenkrebse Klauen] so unglaublich ist, dass sie steif sind und sie auch hart sind, das ist wirklich eine Art eine inverse Beziehung in der Materialwissenschaft," sagte Studie Forscher David Kisailus, Materialwissenschaftler an der University of California, Riverside.

Gefährliche Klaue

Mit Elektronenmikroskopen und andere sensible Techniken, Kisailus und seine Kollegen tauchten tief in die Klauen des Indo-Pazifik-Pfau-Fangschreckenkrebse (Odontodactylus Scyllarus). Diese Krebse nicht eigentlich Garnelen, aber sie erhalten ihren Namen von ihrem garnelenKrebsTiere aussehen, die Kisailus und seine Kollegen im Vergleich zu "schwer gepanzerte Raupen" in dieser Ausgabe der Zeitschrift Science. [Fotos von schillernden Fangschreckenkrebse]

Peacock Fangschreckenkrebs sind einsam, territoriale Jäger. Sie lauern in Höhlen oder Meeresboden Tunneln und benutzen ihre hammerlike Greifer, um Mollusken, Krebse und andere Leckereien zu töten.

Fischer nennen Fangschreckenkrebse "Daumen-Splitter," manchmal aus Gründen, die nicht schwer, sich vorzustellen, angesichts der Tatsache, dass die Garnelen ihre Krallen mit einer Geschwindigkeit von 75 Fuß (23 m) ausüben können pro Sekunde und liefern Schläge mit 200 Pfund (91 kg) Kraft hinter ihnen trotz des Seins nur 4 Zoll (10 cm) lang. Diese Schläge auch erstellen Luftblasen im Wasser, die Beute mit etwa die Hälfte der Kraft des ersten Streiks zu schlagen. [Video: Fangschreckenkrebse Streik zu sehen]

Kisailus hat diese Kräfte aus erster Hand erfahren, dank der Fangschreckenkrebse hält er in seinem Labor. Neugier hat das Beste aus ihm und seinen Kollegen bekommen, erzählte Kisailus LiveScience, und sie haben, gelegentlich stecken ihre Finger in den Tanks Fangschreckenkrebse – mit mehreren Schichten von Gummihandschuhe und Wachs Film für Schutz.

"Es tut immer noch höllisch weh," sagte Kisailus. "Es nicht unsere Finger brechen, nachdem er so viele Schichten auf, aber ich bin mir sicher, wenn wir es nicht, es hätte."

Geheimnisse der Stärke

Fangschreckenkrebse mausern und ersetzen ihre Krallen alle paar Monate, aber sie schlagen immer noch Zehntausende von Zeiten mit jeder Iteration dieser clublike Fortsätze. Kisailus und seine Kollegen fanden, dass dieses unglaubliche Kraft aus drei verschiedenen Regionen in der Kralle kommt. Die Auswirkungen Region oder Schlagfläche, dominiert ein Mineral Hydroxylapatit, ein Kalzium-haltige Substanz, die menschlichen Knochen ihrer Härte gibt genannt. Das Mineral ist so angeordnet, dass sie Säulen senkrecht auf die Schlagfläche nicht im Gegensatz zu einem konkreten Pylon hält eine Brücke bildet.

Eine zweite Region bezeichnet die periodische Region sichert der Impact Zone mit Chitosan, ein Kohlenhydrat-Molekül, bildet lange Ketten und Teil von Chitin, die Substanz in Krustentierschalen ausmacht.

Das Chitosan in einen Pfau Mantis Klaue, die knapp unterhalb der Impact Zone liegt, wird in verschiedenen Ausrichtungen, wie eine Packung Papier wo jedes Blatt leicht seitwärts geneigt wurde gestapelt. Das macht es schwer zu erraten, wie jeder Riss, die gehört hat, um Richtungen zu ändern, um weiter durch die Kralle.

"Was die Natur eigentlich getan hat, ist es hat tatsächlich Dinge gebaut, so dass, ja, Fehler können passieren, aber wenn sie passieren sie gehen nicht katastrophal, scheitern", sagte Kisailus.

Schließlich markiert ein scharfer Übergang die quergestreiften Region, führt entlang der Seiten des Greifers. Dieser Region wirkt wie das Band um einen Boxer Knuckles, Kisailus sagte, komprimieren die Kralle um Risse weniger wahrscheinlich machen.

Außer einigen coolen Krustentieren Fähigkeiten hervorheben, beweisen die Ergebnisse bereits für Betriebspsychologie fruchtbar. Kisailus und seine Kollegen arbeiten an Materialien entwickelt, wie diese natürlichen Hämmer, die in Luft-und Raumfahrttechnik, Automobile, militärische Rüstung und sogar Sport Helme verwendet werden könnte. Einen ersten Entwurf nur unter Entwicklung für sechs Monate überlebt den ersten Tests ohne eine einzige Kugel einzudringen, obwohl Sie nur 0,4 Zoll (1 cm) dick, Kisailus sagte.

"Natürlich müssen wir noch optimieren, aber wir haben einige qualitativ hochwertige biomimetischer Strukturen," sagte er.

Stephanie Pappas auf Twitter folgen @sipappas oder LiveScience @livescience . Wir sind auch auf Facebook & Google +.

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