走路看著點(diǎn)挽铁，別踩著我了
免得傷你自尊
在北美西部的沙漠地區(qū)伟桅，生活著一種外觀極為丑陋的甲蟲(chóng)。
它們長(zhǎng)得黑不溜秋叽掘、疙里疙瘩楣铁、干干巴巴、麻麻賴賴更扁，一點(diǎn)兒都不圓潤(rùn)盖腕，看上去如同來(lái)自外星的邪惡蟲(chóng)族。
好在它們的個(gè)頭很小疯潭，成蟲(chóng)的平均體長(zhǎng)只有2.5厘米——跟一只成年蟑螂差不多大赊堪。
見(jiàn)到如此丑陋而又如此渺小的蟲(chóng)子從眼前爬過(guò)，相信不少人都會(huì)心生厭惡竖哩，恨不得抬腿就是一個(gè)降維打擊，一腳把它跺成個(gè)平平整整的二維抽象創(chuàng)意圖形脊僚。
然而你如果真的這樣做了相叁，便會(huì)發(fā)現(xiàn)自己仿佛一腳跺在了石子兒上遵绰，不僅硌得慌，還無(wú)法傷他分毫增淹，只能眼睜睜地看著它抖一抖塵土椿访，毫發(fā)無(wú)損地?fù)P長(zhǎng)而去，俗稱：攻擊性不高虑润，侮辱性極強(qiáng)成玫！
事實(shí)上，別說(shuō)踩它一腳了拳喻，加州大學(xué)爾灣分校（UCI）的材料學(xué)家們?cè)谘芯窟@種甲蟲(chóng)的外殼時(shí)哭当，曾駕駛凱美瑞轎車在一只樣本身上來(lái)回碾壓了兩次，它竟也令人驚訝地存活了下來(lái)冗澈，簡(jiǎn)直堪稱昆蟲(chóng)界的鋼鐵俠钦勘。
沒(méi)錯(cuò)，這種甲蟲(chóng)堅(jiān)硬得不可思議亚亲！
據(jù)倫敦自然史博物館的昆蟲(chóng)學(xué)家馬克斯·巴克萊（Max Barclay）介紹：當(dāng)博物館或收藏家們?cè)噲D把這些甲蟲(chóng)做成標(biāo)本時(shí)彻采，昆蟲(chóng)針總是不爭(zhēng)氣地“屈膝跪倒”在它們堅(jiān)硬的外殼上，因此必須先用電鉆刺穿這些甲蟲(chóng)的身體捌归，才能把它們固定在展板上肛响。
倘若你親身體會(huì)過(guò)它們的超強(qiáng)防御力，一定也會(huì)大感驚訝惜索，并匪夷所思：憑什么一只小小的甲蟲(chóng)终惑，能承受如此巨大的重壓呢？莫非這些蟲(chóng)子是吃天山雪蓮長(zhǎng)大的门扇，金鐘罩已經(jīng)精進(jìn)到了第十層不成雹有？
或許正是鑒于它們堅(jiān)不可摧的“盔甲”和其貌不揚(yáng)的外表，生物學(xué)家們給這種甲蟲(chóng)安排了一個(gè)十分貼切的學(xué)名——
惡魔鐵定甲蟲(chóng)|Phloeodes diabolicus
emmm……這大概是唯一學(xué)名里帶有“惡魔”這種字眼的生物了臼寄。
鐵定甲蟲(chóng)是鞘翅目/擬步甲科/鐵定甲蟲(chóng)屬里霸奕，19種素以堅(jiān)硬行天涯的蟲(chóng)子的統(tǒng)稱，而惡魔鐵定甲蟲(chóng)是其中外骨骼最堅(jiān)硬的吉拳，也不知道曬干磨碎后质帅，三碗水煎成一碗喝下去，能不能治療骨質(zhì)酥松留攒。
鞘翅目就是我們俗稱的“甲蟲(chóng)”煤惩，是昆蟲(chóng)綱中數(shù)量和種類最龐大的目，更是在整個(gè)動(dòng)物界中占了所有物種的25%炼邀。它們最大的特點(diǎn)是骨骼長(zhǎng)在體外魄揉，保護(hù)著柔弱的身體，前翅也進(jìn)化成了兩片堅(jiān)硬的鞘翅拭宁，能將仍然具有飛行功能的膜狀后翅收入其中洛退，加以保護(hù)瓣俯。
也就是說(shuō)，甲蟲(chóng)的“殼”實(shí)際上是它們的骨骼兵怯，叫外骨骼彩匕，其主要成分是一種叫做幾丁質(zhì)（Chitin）的有機(jī)聚合物——這一點(diǎn)鐵定甲蟲(chóng)也不例外。這也就意味著媒区，惡魔鐵錠甲蟲(chóng)的“盔甲”驼仪，在材料上與別的甲蟲(chóng)沒(méi)有顯著區(qū)別，并不是什么奇奇怪怪的瓦坎達(dá)振金袜漩。
然而绪爸，一般的甲蟲(chóng)無(wú)論有著多么厚實(shí)的外骨骼，也難以抵御一個(gè)成年人的踩踏噪服，更別說(shuō)汽車的碾壓了毡泻，因此鐵定甲蟲(chóng)那神奇的超能力，自然而然地引起了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注和研究粘优。
畢竟仇味，在材料幾乎相同的情況下，它的骨骼強(qiáng)度卻遠(yuǎn)高于別的甲蟲(chóng)雹顺，如果作為仿生技術(shù)運(yùn)用到建筑及航天領(lǐng)域丹墨，那得多香啊。
正因如此嬉愧，加州大學(xué)的材料學(xué)家們才會(huì)把它們捉回去贩挣，用腳踩、用車輪碾没酣、用機(jī)器壓……
結(jié)果不壓不要緊王财，一壓就把研究團(tuán)隊(duì)驚呆了——他們的領(lǐng)導(dǎo)人戴維·基塞盧斯（David Kisailus）表示：在壓力測(cè)試中，惡魔鐵定甲蟲(chóng)足足承受住了150牛頓的壓力裕便，是其自身體重的39000倍绒净，那就相當(dāng)于一個(gè)人肩負(fù)著大約40輛艾布拉姆斯主戰(zhàn)坦克的重?fù)?dān)。
或者說(shuō)偿衰，39000個(gè)妹紙同時(shí)壓在你的身上……就問(wèn)你怕不怕挂疆？
那么，究竟是什么原因使它們擁有如此強(qiáng)大的防御力呢下翎？
為了揭開(kāi)這謎團(tuán)缤言，研究團(tuán)隊(duì)采取微計(jì)算機(jī)斷層掃描3D成像技術(shù)(microCT)，用X射線對(duì)惡魔鐵定甲蟲(chóng)給予了由內(nèi)而外的關(guān)懷——這項(xiàng)技術(shù)能分析并創(chuàng)建出分辨率精細(xì)到幾微米的計(jì)算機(jī)圖像视事。
隨后胆萧，他們又用3D打印機(jī)重塑了惡魔鐵定甲蟲(chóng)的外殼模型，才終于找到了確切的答案郑口。
首先需要一提的是鸳碧，絕大多數(shù)甲蟲(chóng)的鞘翅（前翅）都是一對(duì)“剪刀門(mén)”盾鳞，只要打開(kāi)就能露出后翅振翅高飛了犬性，但對(duì)于惡魔鐵定甲蟲(chóng)而言瞻离，天空卻是遙不可及的夢(mèng)。盡管它們的鞘翅仍然是左右兩片乒裆，可中間的接縫被鎖死了套利，鞘翅邊緣也同樣與身體鎖在了一起——這是它們?nèi)绱藞?jiān)硬的重要因素之一。
所以鹤耍，就不要去問(wèn)“這么牛逼肉迫，它咋不上天”這種問(wèn)題了——上帝鎖住了它的翅膀，它自己都分不開(kāi)稿黄。
換言之喊衫，惡魔鐵定甲蟲(chóng)的超強(qiáng)防御力是犧牲了飛行能力才換來(lái)的，它們純粹就是一輛“微型生物坦克”杆怕，只能在地上跑族购。
不過(guò)，盡管分不開(kāi)陵珍，它們的兩片鞘翅并沒(méi)有進(jìn)化為一個(gè)整體寝杖，仍然是相互獨(dú)立的，于是問(wèn)題來(lái)了：為什么兩片獨(dú)立的鞘翅互纯，在汽車的重壓之下都不會(huì)分裂呢瑟幕？
這正是問(wèn)題的關(guān)鍵所在，用研究人員的話來(lái)說(shuō)：它們的鞘翅以一種非凡的互鎖結(jié)構(gòu)連接在一起留潦，以至于需要極大的力量才能使它們裂開(kāi)只盹。
這種“非凡的結(jié)構(gòu)”，不僅能把它的鞘翅牢牢地固定起來(lái)兔院，更重要的是殖卑，它們?cè)谑艿酵獠繅毫r(shí)，應(yīng)力傳遞不會(huì)在接縫處中斷秆乳，而是會(huì)均勻地分布到全身——這是它們無(wú)比堅(jiān)硬的重要因素之二懦鼠。
也就是說(shuō)，惡魔鐵甲蟲(chóng)的外骨骼是一套結(jié)構(gòu)巧妙屹堰、性能優(yōu)異的“復(fù)合裝甲”肛冶，能憑借優(yōu)異的機(jī)械性能將局部受到的壓力分?jǐn)偟饺恚瑥亩鴾p輕受到的傷害扯键。
這種方式一般被武林人士稱為“接化發(fā)”睦袖，講究個(gè)化勁兒，一旦掌握了荣刑，二百多斤的英國(guó)大力士馅笙，都握不動(dòng)你的一個(gè)手指頭伦乔！
更別說(shuō)讓汽車壓一下了。
但惡魔鐵定甲蟲(chóng)肯定沒(méi)有練過(guò)渾元形意太極董习，它們是憑一種結(jié)構(gòu)做到的這一點(diǎn)烈和，這種結(jié)構(gòu)被研究人員形容為“類似于拼圖”。
上圖是惡魔鐵定甲蟲(chóng)鞘翅的結(jié)構(gòu)受力分析皿淋，看上去確實(shí)挺像兩片拼圖的招刹，可實(shí)際上，它們的鞘翅邊緣具有大量細(xì)小的這種具有韌性的結(jié)構(gòu)窝趣，與其說(shuō)像拼圖疯暑，倒不如說(shuō)像拉鏈更貼切一些——并且，是好幾層拉鏈哑舒。
你應(yīng)該知道妇拯，拉鏈就屬于互鎖結(jié)構(gòu)，一旦被拉上洗鸵，要想用蠻力扯開(kāi)是相當(dāng)困難的越锈，幾層拉鏈疊加在一起的承受力就更不用說(shuō)了。
此外预麸，多層結(jié)構(gòu)的另一大好處是瞪浸，當(dāng)遇到極大的壓力瀕臨分裂時(shí)，還能通過(guò)分層剝離吏祸、緩慢變形的雙重保護(hù)機(jī)制近一步消耗掉外力——這是整體骨骼所不具有的性能对蒲，也是惡魔鐵定甲蟲(chóng)如此耐壓的關(guān)鍵所在。
惡魔鐵定甲蟲(chóng)的外骨骼上共有三處這樣的接縫贡翘，將它們的外殼分為了三塊蹈矮，而這種互鎖結(jié)構(gòu)又將三塊獨(dú)立的骨骼牢牢地連接在了一起，當(dāng)受到擠壓時(shí)鸣驱，外力會(huì)被分布在接縫處的大量互鎖結(jié)構(gòu)消耗掉泛鸟。正因如此，它們才能輕松抵抗人類的踩踏和汽車的碾壓踊东。
搞清楚這一點(diǎn)之后北滥，材料學(xué)家們就開(kāi)始進(jìn)一步尋思，如何把惡魔鐵定甲蟲(chóng)的外骨骼結(jié)構(gòu)運(yùn)用到人類的工程技術(shù)上了闸翅，譬如借此方式來(lái)提升航空及航天材料的機(jī)械強(qiáng)度再芋，或者軍事設(shè)施的抗沖擊性。
事實(shí)上坚冀，研究惡魔鐵定甲蟲(chóng)的外骨骼济赎，本身就是美國(guó)空軍斥資800萬(wàn)美元資助的計(jì)劃項(xiàng)目之一，該項(xiàng)目的主旨就是把自然界那些奇奇怪怪的生物特性運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，比如皮皮蝦的超音速拳頭司训，以及大角羊那個(gè)懟天懟地懟太陽(yáng)都不會(huì)腦震蕩的腦袋构捡。
這些玩意兒能為軍方研發(fā)耐沖擊材料提供靈感，所以美軍當(dāng)然也會(huì)對(duì)惡魔鐵定甲蟲(chóng)的超級(jí)盔甲垂涎欲滴了壳猜。不過(guò)勾徽，加州大學(xué)的這項(xiàng)研究成果也并不僅限于軍事用途，航天領(lǐng)域同樣受益匪淺蓖谢。
美國(guó)普渡大學(xué)土木工程學(xué)教授塞巴提耶里(Pablo Zavattieri)對(duì)此表示：“對(duì)于航天工業(yè)領(lǐng)域而言捂蕴，如何連接兩個(gè)完全不同的材質(zhì)是一門(mén)學(xué)問(wèn)譬涡，比如說(shuō)現(xiàn)在打造渦輪噴射引擎時(shí)闪幽，會(huì)使用螺絲、螺母涡匀、螺桿這些金屬固件來(lái)組裝零件盯腌，但這會(huì)增加額外的重量或壓力，導(dǎo)致物件結(jié)構(gòu)受損陨瘩、影響其功能性腕够。”
“我們或許能將以往使用的強(qiáng)而脆的材料舌劳，替換為能在斷裂時(shí)耗散能量而既有強(qiáng)度帚湘、又有韌性的新型材料∩醯”——材料學(xué)家們?nèi)缡钦f(shuō)大诸。
但不知你們有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題——這個(gè)所謂的“非凡的互鎖結(jié)構(gòu)”，不就是咱們中國(guó)的老祖宗們玩剩下的東西嗎贯卦？
原來(lái)资柔，這個(gè)非凡的結(jié)構(gòu)單獨(dú)看像拼圖，整體看像拉鏈撵割，可實(shí)際上贿堰，卻是傳說(shuō)中的榫卯。
