Уникальный орбитальный капюшон, наблюдаемый у креветки A. heterochaelis, представляет собой прозрачную шлемообразную конструкцию, охватывающую ее глаза и голову. Это открытие может изменить представление о современных бронесистемах, которые зачастую недостаточно защищают людей от нейротравм, возникших из-за воздействия взрывной волны. Однако природа предлагает свои решения, и именно к ней стоит обратиться, как выяснили исследователи, работающие с этим удивительным морским созданием.
Защитный механизм креветок
Креветки-щелкуны, используя свои клешни, способны генерировать мощные ударные волны, оглушающие соперника или жертву, при этом не испытывая самих травм. Как было установлено ранее, защитной функцией отвечает именно орбитальный капюшон, который наделен способностью погашать ударные волны и защищать нервные волокна. Новое исследование, проведенное учеными из университетов Южной Каролины и Талсы, помогло более глубоко понять механизм работы этого удивительного защитного элемента.
Методы исследования и результаты
Для проверки свойств капюшона и других частей экзоскелета ученые провели серию механических испытаний, изучая растяжение и деформацию. В ходе экспериментов была измерена жесткость структур и их способность амортизировать энергию. В дополнение к этому применялась трансмиссионная электронная микроскопия, что дало возможность детально рассмотреть внутреннее строение капюшона.
Результаты показали, что орбитальный капюшон в два раза мягче основной части тела креветки, но способен поглощать в два раза больше энергии благодаря наличию множества тонких слоев, которые придают структуре эластичность, необходимую для рассеивания ударной волны. В ходе компьютерного моделирования, основанного на полученных данных, было выявлено, что капюшон снижает давление на мозг и глаза на 28% и уменьшает стрессовое напряжение на 22%. Оптимальные защитные свойства достигаются благодаря правильному балансу материалов: увеличение жесткости или толщины ухудшает защитные характеристики.
Применение природы в технологии
Защитный механизм креветок-щелкунов является ярким примером биомиметики — создания инновационных технологий, вдохновленных природными механизмами. Исследования структуры орбитального капюшона могут послужить основой для разработки новых шлемов и бронежилетов, которые значительно снизят риск травм головы при взрывах. Ранее в России был создан легкий бронезащитный материал на основе алюминия и базальта, который продемонстрировал превосходство над существующими аналогами по ключевым характеристикам.
