Особенности экзоскелета креветок-щелкунов вдохновляют ученых на создание инновационной брони, повышающей безопасность и выживаемость в экстремальных условиях — пишет « Hi-Tech_Mail.ru ».
Автор Hi-Tech Mail
Современные бронесистемы недостаточно защищают людей от нейротравм, возникающих в результате воздействия взрывной волны. Улучшить ситуацию можно, если обратиться к природным решениям. Например, к маленькой креветке и ее механизму защиты от ударных волн, пишет Phys.org.
Креветки-щелкуны генерируют ударные волны при помощи собственных клешней. Они оглушают жертву или соперника, но сами не страдают от аналогичных травм. Ранее было установлено, что защиту обеспечивает особая структура — орбитальный капюшон, представляющий собой продолжение твердой внешней оболочки. Он способен погасить ударную волну и предотвратить повреждения нервов. Новое исследование, проведенное учеными университетов Южной Каролины и Талсы, позволило разобраться в механизме функционирования защиты подобного типа.
Сначала ученые провели серию механических испытаний для проверки растяжения и деформации как самого капюшона, так и других частей экзоскелета. Они измеряли жесткость струтур и способность абсорбировать энергию. Дополнительно применялась трансмиссионная электронная микроскопия для анализа внутреннего устройства объекта.
Эксперимент показал значительные отличия орбитального капюшона от основной части тела креветки. Капюшон оказался примерно в два раза мягче, зато мог поглотить вдвое большую энергию благодаря наличию двойного количества тонких слоев — ламелл, придающих структуре необходимую эластичность для рассеивания ударной волны.
Затем специалисты интегрировали полученные биологические данные в компьютерную модель и симулировали воздействие ударной волны на голову креветки. Результаты продемонстрировали, что наличие капюшона уменьшает давление на мозг и органы зрения на 28% и стрессовое напряжение на 22%. Кроме того, выяснилось, что оптимальная конструкция капюшона достигается балансом свойств материалов: увеличение жесткости или толщины ухудшали защитные характеристики.
Таким образом, защитный механизм креветок-щелкунов представляет собой уникальный пример биологической инженерии. Исследования особенностей структуры орбитального капюшона могут служить основой для разработки усовершенствованных шлемов и бронежилетов, позволяющих минимизировать риск черепно-мозговых травм при взрывах.
Ранее в России создали легкий бронезащитный материал. Разработанный на основе алюминия и базальта, он демонстрирует превосходство над традиционными аналогами по нескольким ключевым показателям.
