MIT研究:龍蝦腹堅似工業橡膠

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【大紀元2019年02月23日訊】(大紀元記者劉景燁編譯報導)麻省理工學院(MIT)校園新聞網近期報導,該校研究人員發現,龍蝦腹部看似柔弱的膜其實非常堅韌。

當你觀察龍蝦的腹部,你會看到它尾巴的內側分成幾個部份,這些部份通過半透明的膜相互連接。對比它身體其它部份的堅硬甲殼,這層薄膜看似非常柔弱。

但是,MIT研究人員發現,龍蝦腹部的膜令人意外的堅韌,擁有微觀的、分層次的、像壓合木板一樣的結構,對刮擦和切割傷害有很強抵抗能力,能在龍蝦快速游動時,保護它的腹部不受水底石塊損傷。

同時,這種膜結構還很有韌性,不僅讓龍蝦自由地擺動尾巴,還能防止捕食者咬住尾巴,把它撕成兩半。這種韌性源於這種膜的水凝膠結構:膜中90%是水,剩下絕大部份由甲殼素纖維構成(這種纖維常常發現於動物外殼或外骨骼中)。

這一研究表明,龍蝦腹部的膜是目前發現的最堅韌的自然水凝膠,堅韌程度甚至超過動物皮膚和自然橡膠,幾乎等同於工業橡膠,例如汽車輪胎。

該項目的主要研究人員之一、華裔助理教授Ming Guo(郭明,譯音)認為,這種膜的結構或許能為靈活身體護具的設計提供靈感,尤其是肘部、膝部等高度靈活部位的護具。相關論文於2月14日發表在ActaMaterialia雜誌上,其作者還包括四川大學的Jinrong Wu(吳金榮,譯音)、Hao Zhang(張浩,譯音),哈佛大學的Liangliang Qu(曲良良,譯音)、Fei Deng(鄧飛,譯音),以及MIT的Zhao Qin(秦兆,譯音)。

Ming Guo談到,這一研究源於一次晚餐。他的一位客人首次試吃龍蝦,卻發現腹部的膜結構很難嚼爛,他們對此產生好奇。Guo發現,人們對龍蝦的習性和外殼有很多研究,但它的軟組織卻鮮為人知。

通過實驗,Guo的團隊發現,當這種膜的樣本被拉伸到2倍長度時,其硬度竟然顯著增加。「這種特性對生物材料而言比較獨特。對其它很多堅韌的水凝膠而言,你越拉伸,它越柔軟。」Guo說。

他的團隊還發現,這種膜具有壓合木板一樣的結構,具有成千上萬的層次。每一層都有大量的甲殼素纖維,就像稻草絲,全都朝向同一角度。不論如何轉動這種纖維的角度,它們都具備很大強度,但如果任意打亂它們的角度,膜就會變得易於拉斷。

他的團隊希望研究龍蝦腹部這種膜的生成過程,以期為材料合成提供創意。Guo還表示,這種膜的結構或許對軟機器人技術和組織工程(Tissue Engineering)有所幫助。◇

責任編輯:馮文鸞

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