Американського жука Nosoderma diabolicum не розчавить навіть автомобіль: жорсткі надкрила комахи витримують величезні навантаження завдяки незвичайним структурам, що нагадують з'єднання деталей пазла, інформує Ukr.Media.
Жуків Nosoderma diabolicum і їх родичів недарма називають "броненосцями": надзвичайно товстий і міцний панцир дозволяє їм витримувати навантаження до 150 ньютонів — близько 15 кілограмів, приблизно в 39 тисяч разів більше їх власної ваги. Не дивно, що ці комахи втратили здатність літати, зате без будь-яких проблем переживають наїзд автомобільного колеса. Для своїх природних супротивників — птахів, гризунів і ящірок — вони представляють твердий горішок, розгризти який практично неможливо.
Команди Пабло Заватьєрі з Університету Пердью і Девіда Кісаліуса з Каліфорнійського університету в Ірвайні досліджували секрети міцності цих жорсткокрилих, спостерігаючи за поведінкою панцира при великих навантаженнях під мікроскопом і за допомогою комп'ютерної томографії, а потім роздрукувавши на 3D-принтері і випробувавши аналогічні структури. Їх стаття опублікована в журналі Nature.
Автори відзначають, що звичайні жуки не здатні витримати і половини навантаження, яке переносять Nosoderma diabolicum. Секрет їх стійкості — в будові надкрил, завдяки яким вони перетворилися зі звичайних "чохлів" для крил в потужний захист для всіх внутрішніх органів. По-перше, зовнішні шари панцира посилені структурними білками, що дарують їм додаткову міцність. За оцінками вчених, вміст білків тут приблизно на 10 відсотків вищий, ніж в інших частинах жука.
По-друге, з'єднання обох надкрил по центральній лінії укріплено структурами, що нагадують деталі пазла. Якщо тиск виявляється надто високим навіть для такого укріпленого екзоскелета, з'єднання надкрил деформуються і повільно розходяться, немов застряє застібка-блискавка. Цей процес вимагає великих зусиль, ефективно розсіюючи прикладену енергію і зберігаючи панцир від розломів.
При цьому поверхні виступів, які входять одні в одних, і западин покриті пружними білками, які підвищують міцність їх зв'язку і не дозволяють зруйнуватися при розбіжності. Вчені відтворили такі структури на 3D-принтері і випробували їх на навантаження, підтвердивши, що вони забезпечують підвищену міцність. Автори дослідження впевнені, що їхня знахідка стане черговою ідеєю, яку вдасться запозичити у природи і застосувати в інженерії, створюючи більш міцні конструкції з металів і композитів.
