科学家发现螳螂虾铁拳坚硬的奥秘，或助高强度航天材料研发

有研究表明，螳螂虾用于敲击猎物的棒状颚足极其坚硬，通过扫描电子显微镜分析，科学家们已经发现其内部多层微结构的奥秘，这项研究已经发表于2018年1月16日的《先进材料（Advanced Materials）》上。

螳螂虾，俗称皮皮虾，是在海洋中生存的一类口足类动物。其最知名的特点在于身体前段长有一对威力十足的棒状颚足。在攻击猎物的时候，这对颚足会以超高的速度弹射出去，像铁拳一样猛烈的撞击猎物，直接将螃蟹或贝类的外壳敲碎。其最高速度堪比一些手枪子弹，因而，饲养这种漂亮的小动物还是用防弹玻璃鱼缸为好。

虽然这些颚足在大量敲击之后，也需要通过蜕皮来自我修复，但是，到底是什么样的坚固结构，支撑着它们可以用子弹般的速度敲击坚硬物体而保持自身不破裂或变形呢？

最近，美国加州大学河滨分校化学与环境工程系的一个科研团队对螳螂虾和其他一些节肢动物的肢体进行了扫描电镜分析，发现了这些肢体坚硬而耐冲击的秘密。

经分析，这些颚足的表层，是由碳酸钙、磷酸钙等无机物配以α-甲壳素等有机物复合而成。这些材料的微结构排列极其整齐：薄层状的结构紧密堆叠的同时，还存在一些纤维状的结构在其间穿插。这就形成了一种结合了坚硬材料与柔性材料的多层复合结构，让其在强硬之余而不易断裂。

不止于此，研究人员还检测了这些颚足的内部结构，他们发现这些颚足的中心主要由纤维材料构成，其间存在很多空洞。而这些空洞排列非常巧妙，可以很好的吸收颚足的在敲击猎物时的巨大冲击力，其原理与现有的一些高级自行车头盔和高尔夫球杆中的吸震结构很类似。可见，这些人类研发出的“先进的”工程结构，早已被大自然巧妙的设计出来了，这或许意味着“自然界在进化过程中，会在不经意间的使用内部建模过程，通过自适应来设计出高性能结构”，文章中这样写道。

其实，这种“外层坚硬，内部吸震”的设计，已经是一种通用度极高的工业设计方案了。早在2000多年前，中国古人在铸造青铜剑时，就已经开始搭配使用不同硬度的材料，让剑的外层坚硬锋利而内部柔韧有弹性，形成了著名的“双色剑”。

显然，螳螂虾的颚足微结构是让材料更加坚固可靠的重要参考。美国空军科研办公室已经投资了750万美元来资助这项最新研究，而科研人员也希望能够通过仿生学来研发出下一代超高强度复合材料，用于航天器和高级运动装备等领域。