1. 上一篇 下一篇
  2. 第3778期   20220712
  3. 放大 缩小 默认 朗读

鱼鳞片变防弹衣?

  在亚马逊的深处,生活着世界上最大的淡水鱼——传说中的巨骨舌鱼(Arapaima)。这种鱼的重量可达上百千克,是极限垂钓者,比如电视节目《河中巨怪》(River Monsters)的主持人最梦寐以求的猎物。
  这条巨型鱼还拥有另一个高级品质,“它周身遍布让人印象非常深刻的‘铠甲’,既可以防止任何掠食者的牙齿咬穿身体,同时还不妨碍鱼在水中灵活敏捷地游动。”美国加州大学伯克利分校的材料科学家罗伯特·里奇(Robert Ritchie)说道。他所说的掠食者指的是食人鱼。根据里奇团队的说法,巨骨舌鱼用自己的鳞片打败了食人鱼,这是最坚硬又灵活的生物材料之一。
  里奇团队在实验室对这些鳞片进行了压力测试和电子显微镜研究,发现了其中的秘密。首先,最外面是坚硬的矿化层。“表面需要硬化层,防止被物体刺穿。但如果整个鳞片都由硬化层构成,它反而容易碎裂,就像你用力打穿玻璃一样。”
  所以,在鳞片内部,还有一层较柔软但更坚韧的胶原蛋白层,更能抵抗食人鱼尖牙的撕咬,防止开裂。材料学家已经解开了其中的技巧:制备材料时,外层偏硬,而内层韧性更高。但是,巨骨齿鱼鳞片的奥秘还在于从坚硬到坚韧的精妙过渡。
  “我们乐于在合成材料中做到同样效果,但是要制备出这样的材料其实非常困难。也许未来3D打印能做到。大自然的做法非常聪明,因为它从最基本的底层开始构建材料:从原子、分子一直到宏观尺度。”那么,谁最关心鱼鳞呢?当然是美国空军研究实验室,他们资助了该研究,因为凯夫拉(Kevlar)这样的防弹衣实在太沉了,这种能对付食人鱼的鱼可能是制造轻便防弹衣的关键。 (阿金)