Medicína a přírodověda

Článků v rubrice: 280

Nezašlápnutelný brouk

Existují obrnění brouci, kteří  jsou téměř nerozbitní.  Můžete je plácnout, dupnout na ně nebo je přejet autem, a oni utečou, jako by se nechumelilo. Dravci si na ně nepřijdou. Nemohou jejich krovky (elytru - ztvrdlá exokeletární přední křídla) prokousnout ani propíchnout drápem. Vědci zkoumali, jak je to možné. Proč jsou vnější pouzdra, exoskelety, těchto brouků, známá jako krovky, tak tvrdá? Tvoří je řada hladce propojených částí jako puzzle. Geometrie a vnitřní struktura tohoto „skládačkového“ designu zvyšují pevnost broučího brnění.

Fotogalerie (1)
Brouk Phloeodes diabolicus (foto Jesse Rorabaugh, CC0, Wikimedia Commons)

Brouci Phloeodes diabolicus měří asi 15 až 25 milimetrů na délku a vyskytují se v lesních stanovištích v západní Severní Americe, kde žijí pod kůrou stromů. Ačkoli jejich předkové mohli létat, tito brouci už dávno ztratili své letové schopnosti a jejich krovky jsou spojené dohromady jako štít odolný proti rozdrcení.

Entomologové jsou velmi dobře obeznámeni s houževnatostí broučí bariéry. Úsilí o připnutí vzorků brouků pro montáž, vystavení a skladování často končí  hromadou ohnutých ocelových špendlíků. 

Vědci se rozhodli provést na broucích tzv. kompresní testy, aby zjistili, kolik síly štíty mohou vydržet před prasknutím. Zjistili, že „železní“ brouci mohou odolávat nepřetržité síle až do 149 newtonů neboli tíze 15 kilogramů. To je asi 39 000násobek tělesné hmotnosti brouků a více než dvakrát větší síla, než mohou vydržet  jiné druhy suchozemských brouků.

Speciálně poskládané krovky

Mikroskopická analýza průřezů exoskeletu ukázala boční podpůrné struktury, které způsobí, že některé části krovek jsou tužší než jiné, a tak rovnoměrně rozkládají váhu na zádech brouka, aby chránily jeho orgány. Další posílení je ve švu, kde krovky srostly.

U létajících příbuzných obrněného brouka se zářez mezi krovkami spojuje principem „pero-drážka“, což  umožňuje hladce otevírat, zavírat a uvolňovat spodní křídla pro let. U obrněných brouků se krovky skládají dohromady jako kousky ve skládačce po celé délce těla hmyzu. Vyčnívající části těchto vzájemně propojených kusů, nazývané čepele, také rozdělují napětí po celém exoskeletu, což zabraňuje jeho praskání.

Vědci podle skutečných broučích krovek vytiskli 3D vzorky k testování pevnosti spojů. Zjistili, že jsou zde součástky s pěti vrstvami, které jsou nejtužší a mohou nést těžší zatížení. Vědci také detekovali složitější mikrostruktury v průřezech vrstev, které dále odvádějí napětí od nejzranitelnějších částí a chrání úzké „krky“ vzájemně propojených dílků skládačky. Všechny tyto důmyslné struktury působí bezpečnější spojování kousků krovek.

Odhalení biologické architektury, která činí exoskelety brouků téměř nerozdrtitelnými, by mohlo pomoci inženýrům navrhnout struktury, které jsou odolnější proti nárazu. To vědci testují s vlastními 3D tištěnými návrhy  z biomimetických kompozitů (napodobujících přírodní materiály).

Zdroj: You can't squish this 'iron' beetle. Now, scientists know why. | Live Science

(red)
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Projekty jaderného dálkového vytápění

Vloni ČEZ spustil dlouho očekávaný provoz horkovodu z Temelína do Českých Budějovic. Dálkové vytápění poskytuje teplo třetině města. Psali jsme o něm podrobněji v článku https://www.3pol.

Náhrada uhelných elektráren jadernými

Vzhledem k tomu, že spotřeba uhlí stále roste navzdory celosvětovému úsilí o snížení emisí skleníkových plynů, několik zemí se poohlíží po strategii využití ...

Alexandrit pro satelitní výzkum

Společnosti z Litvy, Itálie a Německa se spojily, aby pomohly Evropě získat jeden z klíčových materiálů pro evropské vesmírné mise. Během projektu GALACTIC (financovaného EU) vyvinuly evropský ...

Spotřeba uhlí ve světě roste

Globální spotřeba uhlí se v roce 2022 vyšplhala na nové historické maximum a i v roce 2023 zůstane poblíž této rekordní úrovně, protože silný růst v Asii pro výrobu energie ...

V PET Centru Brno je první světová mikrolaboratoř QC1

Začátkem prosince proběhla v brněnském PET centru instalace prvního beta systému QC1 Trasis. Tato „laboratoř v kostce“ o rozměru stolního počítače dokáže provádět většinu ...

Nejnovější video

Jak funguje PCR test na coronavirus

Krásně a jednoduše vysvětleno se srozumitelnými animacemi. V angličtině.

close
detail