Огромный потенциал в отношении военного использования имеют технологии, которые природа несколько миллионов лет назад воплотила в жизнь в виде биологических экзоскелетов моллюсков. В частности, механические свойства железо-пластинчатой многослойной структуры природной брони гастропод Crysomallon squamiferum обладают поистине выдающимися показателями. Данные моллюски были открыты совсем недавно на глубине примерно 2,5 км около Каирейского (Kairei) гидротермального поля, расположенного вдоль Центрального индийского хребта. Благодаря экспериментам, проведенным на наноуровне и моделированию нападения хищников, удалось выяснить химический состав, комбинацию слоев, а также уникальные механические характеристики природного броневого материала. Исследователи предполагают, что подобные характеристики материала вызовут большой интерес в качестве востребованных как в гражданской, так и в сфере военного применения.
Благодаря жизни в чрезвычайно неблагоприятных условиях окружающей среды, которая включает резкие перепады температур, низкую кислотность воды, а также постоянные нападения хищников, гастропода Crysomallon squamiferum глубоководного гидротермального поля [отряд — Neomphalina, семейство — Peltospiridae, вид — Crysomallon squamiferum ] приобрела «природную броню», которая отвечает различным требованиям, таким как износостойкость, нерастворимость, тепло- и гидрорегуляция, адаптация к передвижению, питанию и размножению организма. Помимо этого, жестокий эволюционный процесс заставил данную систему развить механическую защита от хищников, которые способны навредить, посредством пробития, сверления, вызывания усталости материала, шелушения, отламывания, ударов и других кинетических атак. Структура раковины обладает относительно тонким эластичным органическим слоем, расположенным между двумя жесткими минерализованными пластами, из которых внешний слой основывается на сульфиде железа, а внутренний кальцифицирован.
Рисунок.Гастропода Crysomallon squamiferum.
Для определения локальных механических свойств отдельных слоев улитки использовались высокоразрешающие методы рассмотрения на наноуровне. Все данные фиксировались и обрабатывались при помощи компьютерной виртуальной модели, которая представляла собой интегрированную структуру улитки Crysomallon squamiferum. После создания модели происходила оценка сопротивления пробитию при воспроизведении нападения хищников на моллюска. Данный процесс осуществлялся таким образом, что каждый слой раковины отвечал за одну из мультифункциональных защитных ролей. В качестве метода использовалось индентирование (вдавливание) с помощью алмазных инденторов разного диаметра. Производилось надавливание с силой, которую способны развивать клешни крабов брахиур (крабы рода Austinograea sp.), обнаруженные в той же области обитания, что и исследуемые гастроподы.
По результатам экспериментов определялись механизмы энергетической диссипация (рассеяния), радиальное смещение в раковине, жесткость, сопротивляемость сгибанию и другие параметры.
Были обнаружены принципы рассеивания энергии, которые не используются при производстве современных защитных материалов. В частности, механизм образования микротрещин заинтересовал исследователей своей уникальностью и эффективностью. Потенциально этот процесс может найти применение в создании синтетической брони (бронежилет, броня для военной техники и сооружений), в строительстве (трубопроводы, которые нуждаются в сопротивляемости пробитию/стирания при тряске) и в спорте (шлемы, экипировка и т.д..).
——
Фотография в начале статьи это фейк.
Полный перевод текста статьи можно найти на нашем форуме.