這里是科學美國人——60秒科學系列,我是克里斯托弗·因塔格里塔
亞馬遜河深處生活著世界上最大的淡水魚之一:傳說中的巨骨舌魚 。它重達數百磅,因此成為了電視節目《河中巨怪》里令杰里米·韋德等極限垂釣者夢寐以求的獵物 。
(音頻片段:《河中巨怪》音頻)
經過激烈斗爭,韋德抓住了一只巨骨舌魚 。兩個人才能把它抬起來!
(音頻片段:這就是巨骨舌魚 。快看這條魚有多大!這只巨大的雌性巨骨舌魚大概有150磅重 。)
說到魚鱗,這種巨型魚還有一個卓越的特質:“它身上有防御性極強的魚鱗,既可以防止被捕食者的牙齒咬穿,又能確保其在水中靈活敏捷地暢游 ?!?br />加州大學伯克利分校的材料科學家羅伯特·里奇說到 。他所說的捕食者是水虎魚 。但強大的巨骨舌魚用魚鱗擊敗了水虎魚,據里奇團隊介紹,巨骨舌魚的魚鱗是“最堅硬且最柔韌的生物材料”之一 。
在實驗室對巨骨舌魚的鱗片進行壓力測試和電子顯微鏡檢查后,他們發現了鱗片的秘密 。首先,鱗片表面有非常堅硬的礦化層 。
“表層要非常堅硬才能防止被穿透 。但如果整個鱗片都由這種硬層構成,那在被刺后就會像玻璃一樣破碎 ?!?br />因此,魚鱗內部有一層更柔軟也更堅韌的膠原蛋白,能更好地抵抗水虎魚的撕咬 。材料科學家已經發現了這種訣竅,能做出外層堅硬內層堅韌的材料 。但巨骨舌魚鱗片的秘密在于它們如何精巧地從堅硬向堅韌過渡 。
“我們想把合成材料做成這樣,但現在很難制造出這樣的材料 。也許未來的3D打印技術可以做到 。大自然非常聰明地做到了這一點,因為其從原子結構到分子結構,再到宏觀維度,自下而上地制造材料 ?!?br />研究相關的照片和細節發表在《物質》期刊上 。
那誰會在乎魚鱗呢?美國空軍科學研究辦公室就很關心,他們資助了這項研究,因為凱夫拉爾防彈衣和其他盔甲都非常重 。而這種不怕水虎魚撕咬的巨骨舌魚可能是減輕負重的關鍵 。
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