車でも引き潰せません。悪魔的装甲を持つ甲虫

Jesus Rivera et al.(2020)より


プラスチックと金属のように性質の異なる物質を組み合わせた構造設計という課題は挑戦的だ。機械的に固定、従来方式の溶接、接着剤による接合等は、異なる物質間の接合に用いられている現在の技術例であるが、各方法には独自に問題があり、応力の集中、環境暴露下での劣化により、強度の低下や早期に破壊が引き起こされる。多くの動植物種の生物組織において、例外であるような機械特性を有する組織を合成し、集積するための効率的な戦略が進化した。
その印象的一例が, 捕食者から飛び去って逃げる能力を持たない悪魔の様な装甲を持つ甲虫Phloeodes diabolicusの鞘翅に発見された。この砂漠性甲虫は、複雑で勾配を持つ境界面によって極端な衝撃耐性、押し潰し耐性型鞘翅を獲得した。ここで我々は、高度な顕微鏡検査、分光法、in situ機械試験を用いて本甲虫の外骨格の構造設計を多重スケールで特定し機械的応答と強化機構を検査した。我々は、一連の互いに組み合った縫合線、その楕円形幾何学による機械的に組み合わす層状に張り合わされた微細構造、それは危機的な歪に対する強化である一方、壊滅的障害を避ることを強調する。我々は、生物模倣技術によって作り上げられた組み合わさった縫合線による複合体は工学技術で頻繁に利用されるの継ぎ目と比較して靭性の著しい向上を示すことを実証する。

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