Ученые из Университета Беркли показали, что молоточки ротоногих, которыми они разбивают раковины моллюсков, имеют сложную композитную структуру. Она придает оружию раков необычную прочность и представляет интерес для изготовителей брони. Работа опубликована в журнале Science, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте университета и в ScienceNow.
Ученые исследовали минерализованные конечности рачков Odontodactylus scyllarus. Ими они разбивают прочные раковины моллюсков, нанося удары, по скорости сравнимые с малокалиберными пулями. Сами молоточки при этом не повреждаются. Подсчитано, что за жизнь ротоногого они выдерживают не менее 50 тысяч ударов.
Для исследования строения молоточков ученые применили очень широкий набор физических методов: оптическую микроскопию, сканирующую и просвечивающую электронную микроскопию, компьютерную томографию, рамановскую спектроскопию, рентгеноструктурный анализ и механическое моделирование.
Оказалось, что в молоточке имеется три отдельные зоны, различающиеся как химическим составом, так и микроструктурой.
Внешняя зона состоит из ориентированных кристаллов гидроксиапатита, материала, придающего прочность костям позвоночных. Внутренняя, или периодическая зона, содержит волокна минерализованного хитина, ориентация которого периодически меняется, из-за чего на срезе зона выглядит слоистой. Боковая зона также состоит из хитиновых нитей, но они имеют другую структуру и скрепляют молоточек воедино.
Необычная структура внутренней зоны с периодически ориентированными волокнами хитина позволяет молоточку безопасно поглощать энергию удара. Ученые установили, что благодаря этой структуре образующиеся трещины не могут распространяться и не приводят к его разрушению.
Авторы получили на продолжение исследований ротоногих 590 тысяч долларов от Исследовательского центра Военно-воздушных сил США. Ученые надеются, что понимание особенностей структуры молоточков поможет создать более легкую и прочную броню.