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亚马逊河鱼“铠甲”从何而来

2019-11-07 07:14:22 阅读量:4421 作责:匿名

生活在亚马逊盆地的巨型鲷鱼非常巨大,但这并不意味着这是一顿简单的饭。这种淡水“巨型鳄鱼”进化出盔甲般的鳞片,可以变形。当被食人鱼(动物王国中的“咬冠军”之一)攻击时,巨大的舌骨不会撕裂或裂开。

10月16日,加州大学圣地亚哥分校和伯克利分校的研究人员在《物质》杂志上发表了一篇文章,介绍了巨蟹座的独特特征及其作为人工材料的潜力。

巨型舌鱼的适应性变化有助于解决工程师在开发合成装甲时面临的问题。巨舌骨的鳞片有坚韧而柔韧的内层,内层通过胶原蛋白与矿化的外层鳞片结合。类似地,防弹背心由夹在硬塑料层之间的几层弹性织带制成。然而,人造材料与第三种结合材料结合,而鱼鳞在原子水平上结合:它们一起生长形成一个整体。

“窗户看起来可能很结实,但没有弹性。如果有人试图刺穿它,玻璃就会打碎。”加州大学伯克利分校通信与材料科学家罗伯特·里奇(Robert ritchie)说,“当自然将硬物质和软物质结合起来时,它会对其进行分级,以防止破坏性影响。在这种情况下,结合结构是矿化胶原蛋白。”

其他鱼也像巨型舌鱼一样使用胶原蛋白,但是巨型舌鱼鳞片上的胶原蛋白层比任何其他鱼都厚。研究人员怀疑这种厚度是鱼类防御的秘密。

研究人员将破裂的巨大舌骨鳞片浸泡在水中48小时,然后慢慢分离鳞片边缘,同时向中心点施压。当压力增加时,他们观察到矿化的坚硬外层膨胀、破裂,然后逐渐剥落,鳞片可以定位裂缝,控制和防止损伤在扭曲结构的胶原层中扩散。如果压力穿透胶原蛋白,它会使胶原蛋白层变形而不是破裂。

里奇说,如果人类能够发展出一种灵活的结构,比如鱼鳞中的胶原蛋白层,那么就可以制造出更好而且可能不渗透的人造装甲。但他也承认,这可能需要数年才能实现。唐毅宸

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