那些身披“防弹衣”的动物

2019.02.27
撰文:LIZ LANGLEY

那些身披“防弹衣”的动物
犰狳的软甲启发科学家研发出一种可用来为人类制造软护甲的材料。
摄影:NORBERT WU,MINDEN PICTURES/ NAT GEO IMAGE COLLECTION
 
  如果你看过奥斯卡最佳影片提名电影《黑豹》,你可能会对片中主角身穿的振金盔甲感到惊讶。这可能是有史以来最酷的盔甲。
 
  当然,除了一些动物身披的盔甲。贝壳、外骨骼以及鳞片,这不禁让我们对这些现实生活中的超级盔甲感到好奇。它们究竟有多结实呢?
 
  科学家将下面这些动物作为“生物灵感”源头,研发出了防弹衣,一起了解下吧。
 
犰狳
 
  尽管有过犰狳弹回子弹的报道,实际上这种生物并不防弹。它们的壳由生长于皮肤中的骨板构成。这些骨板松散地连接着,被一层角蛋白覆盖,也就是组成头发、指甲和角的一种蛋白质,国际自然保护联盟食蚁兽、树懒和犰狳专家组的主席Mariella Superina在邮件里写道。
 
  “犰狳的外壳可保护它们不受多刺灌丛的伤害,它们通常藏在多刺的灌丛之下,以躲避捕食者,”她说道。不过,如果真的受到狗或猛禽之类的捕食者的攻击,它们则无力抵抗。犰狳的盔甲更像是硬壳箱子,而不是防弹衣。
 
  尽管如此,犰狳的骨板还是启发麦吉尔大学的研究者通过分割成六边形的玻璃板研发出一种保护性材料。相比同样厚度的连续板,这种材料的抵御穿透能力要强70%。
 
鲍鱼
 
  这种柔软的腹足类动物栖息于类似“房屋结构”的贝壳中,加州大学圣地亚哥分校雅各布工程学院的Marc Meyers说道。早在20年前,Meyers就开始为美国军方研究这种动物,将其作为研发防弹衣的模型。
 
  鲍鱼会形成许多层碳酸钙(粉笔)板,这些板的宽度只有人类头发的1-2%,然后通过一种类似胶水的蛋白质结合在一起。尽管粉笔易碎,但鲍鱼壳像砖头一样分层堆积起来,因此非常坚固。蛋白质使碳酸钙板可以滑动,所以鲍鱼壳能够吸收撞击力,而不会破碎。
 
  Meyers和其团队希望能更深入的研究鲍鱼壳结构的工作原理,进而帮助战士和警察研发更好的防弹盔甲。
 
巨骨舌鱼
 
  “巨骨舌鱼是鱼族中的战舰,”Meyers如此评价这种巨型淡水鱼。巨骨舌鱼能长到3米长,可与亚马逊季节性湖泊中的食人鲳生活在一起,而不必担心它们的攻击。
 
  Meyers和其团队发现,巨骨舌鱼的护甲由嵌镶状的鳞片层组成,这些鳞片则由一层层的胶原质构成,然后密封成一个矿化表层。他们将食人鱼的牙齿固定在一个工业打孔机上,把巨骨舌鱼的鳞片嵌入橡胶之中,以此模拟巨骨舌鱼的肌肉,之后再用打孔机刺穿鳞片。结果他们只穿透了一层鳞片,而巨骨舌鱼平均有3层鳞片。
 
  这些坚硬而柔韧的鳞片为工程师们开发更好的装甲提供了另一个灵感。坚硬的外层可防止捕食者咬破鳞片,而胶原蛋白则有足够的弹性,可使其在断裂前产生显著的影响。鳞片的波纹表面有助于保持其完整性。
 
铁甲虫
 
  美国西南部和墨西哥的铁甲虫非常坚硬,以至于其标本无法固定于纸板上。需要钻头或锤子才能穿透其坚硬的躯壳。遇到威胁时,有些种类的铁甲虫会将其腿和触角拽进外壳中的特殊凹槽里,留下沮丧的捕食者对着坚硬的孤独城堡无可奈何。
 
那些身披“防弹衣”的动物
铁甲虫非常坚硬,工程师们将其作为研究对象,以帮助战区建造更好的军用车辆。
摄影:JOEL SARTORE,NATIONAL GEOGRAPHIC PHOTO ARK
 
  铁甲虫厚厚的外骨骼由甲壳素构成,这是一种多聚糖,其排列方式使恶魔铁甲虫能够在被汽车碾压之后依旧存活。铁甲虫抗压迫的外骨骼还能帮助收集、运输和存储水分,进而防止其脱水。
 
  铁甲虫坚硬的外骨骼和灵活的足部为国防承包商英国宇航系统公司提供了研发的灵感,该公司正在研发使军用车辆更能承受爆炸冲击的悬架系统。
 
穿山甲
 
  “穿山甲浑身覆盖着相互交叠的大鳞片,这些鳞片完全由角蛋白构成,”Superina说道。事实上,穿山甲是已知的唯一长有真正鳞片的哺乳动物。这些鳞片可能会看起来很笨重,但对于来自亚洲和非洲的可爱穿山甲来说却不是如此。
 
  在马来语中,穿山甲意为“滚轴”,这是有充分原因的。当一只穿山甲感到受威胁时,它会卷成一个球,利用其鳞片当作坚硬的外护甲。
 
那些身披“防弹衣”的动物
穿山甲是已知的唯一长有鳞片的哺乳动物,比如这只刚果民主共和国的黑腹穿山甲。
摄影:FRANS LANTING, NAT GEO IMAGE COLLECTION
 
  穿山甲的鳞片由角蛋白构成,重量很轻,但由于角蛋白的排列方式,其抗断裂能力惊人。当穿山甲的鳞片破裂时,破碎的鳞片就会直接从皮下软组织脱落。美国西北大学的科学家在2017年发表了一份有关穿山甲鳞片结构的研究报告。他们表示,这一发现可能为设计出能够偏转裂缝的防弹衣铺平道路。

  “狮子无法捕食穿山甲,”Meyers说道。穿山甲不给它们任何攻击的空间。

(译者:流浪狗)
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