Журнал «Юный техник»: Юный техник, 2012 № 08

Но есть, оказывается, в той же Амазонке обитатели, которые даже пираньям не по зубам. Одним из таких исключений является арапаима ( Arapaima gigas ) — двухметровая хищная рыбина, вес которой может достигать 100 кг, а то и более.

И знаете, почему арапаима не боится пираний? Она покрыта словно бы броней. Ее чешуя, состоящая из прочных костяных чешуек, успешно противостоит зубам пираний.

Этим феноменом заинтересовалась группа исследователей из Калифорнийского университета Сан-Диего. Цель ученых, изучающих особенности строения «брони» арапаимы — создать по ее образцу и подобию бронежилеты для солдат и спецагентов.

Профессор Марк Мейерс заинтересовался особенностями строения чешуи арапаимы несколько лет назад. Для начала он испытал прочность чешуек этой рыбы под гидравлическим прессом и удивился — по характеристикам оказалась сравнима с керамической броней.

Так выглядит одна из чешуи защитной брони арапаимы.

В своих экспериментах ученые использовали гидравлический пресс, на котором был закреплен один из самых больших зубов пираньи.

При внимательном рассмотрении под микроскопом выяснилось, что чешуя арапаимы имеет весьма сложную структуру. Внешняя ее оболочка состоит из чрезвычайно твердого минерального вещества, слои которого чередуются со слоями более мягкого и вязкого белкового покрытия. Зубы пираньи могут проникнуть только сквозь первый внешний слой покрытия. Попадая во второй слой, они просто в нем вязнут, а сталкиваясь с третьим, опять-таки твердым, слоем, они попросту начинают крошиться.

Такая прочность достигалась за счет того, что слои чешуи, составляющие этот «штабель», были уложены природой в разных направлениях, подобно слоям фанеры.

Помимо этого, верхний прочный слой не являлся гладким, его поверхность получается как бы гофрированной, благодаря чередующимся утолщениям. Такая структура позволяет внешнему слою брони-чешуи деформироваться в допустимых пределах без повреждений.

Теперь Мейерс с его коллегами планируют на основе своих знаний разработать технологию создания прочнейшей упругой керамики, которая найдет применение не только для создания непробиваемых бронежилетов и других средств индивидуальной защиты. Еще материал может использоваться для создания непробиваемых топливных баков военной техники, для внешней защиты космических аппаратов от ударов космического мусора и микрометеоритов, а также в иных случаях, когда требуется прочная и легкая защита.

Строение чешуи арапаимы.

ПО ПРИМЕРУ СКОРПИОНА

Покрытие «броня скорпиона» позволит защитить машины от песчаной эрозии. В результате испытаний отобран образец покрытия, обеспечивающий максимально возможную защиту, сообщает материаловедческий журнал Langmuir .

Техника в пустыне, как правило, служит не долго. Мельчайшие частицы песка быстро находят путь к движущимся, трущимся частям механизмов, из-за чего турбины, двигатели, элементы трансмиссии и другие узлы техники быстро приходят в негодность. И вот, чтобы избежать дорогостоящих последствий песчаной эрозии, ученые начали изучать особенности строения существ, постоянно живущих в пустыне. Наиболее впечатляющим оказался пример желтого толстохвостого скорпиона.

Организм скорпиона защищен от пагубного влияния окружающей среды «гофрированной» оболочкой, поверхность которой не так проста, как кажется с первого взгляда. Специальные структуры на поверхности «брони» скорпиона изменяют направления воздушных потоков таким образом, что песчинки попросту не долетают до поверхности, их сметает в сторону.

Исследователи тщательно изучили образцы поверхности покрытия скорпиона. Полученные формы были введены в компьютерную модель, которая рассчитывала динамику движения потоков воздуха. А изготовленные позже образцы искусственного покрытия были подвергнуты испытаниям в аэродинамической трубе.

Наибольшую эффективность показало покрытие с небольшими углублениями, наклоненными под углом 30° к направлению движения потока воздуха. Машины, поверхность которых защищена такой «гравировкой», будут служить существенно дольше машин с гладкой поверхностью, обещают исследователи. А там, глядишь, ученые и для защиты трущихся частей что-то подсмотрят, придумают. Ведь в пустыне не один только скорпион живет…