2862
Крихітний жук завдовжки лише два сантиметри здатний пережити наїзд автомобіля завдяки панцирю, який витримує навантаження майже у 40 тисяч разів більше за масу його тіла. Американські вчені розкрили секрет цієї природної броні і вже використали його для створення авіаційних кріплень.
На заході США мешкає незвичайна комаха Phloeodes diabolicus, яку називають жуком-броненосцем. Попри невеликі розміри, вона має один із найміцніших захисних панцирів серед жуків.
Особливість цієї комахи полягає в надзвичайно міцному екзоскелеті, який здатен витримувати величезний тиск. Навіть автомобільна шина не обов’язково може його розчавити.
У 2020 році науковці Каліфорнійського університету в Ірвайні та Університету Пердью дослідили механічні властивості панцира. З’ясувалося, що він здатний витримувати навантаження приблизно у 150 ньютонів.
Це значення еквівалентне силі, яка майже у 40 тисяч разів перевищує вагу самої комахи. Для порівняння, автомобільна шина під час наїзду на жука на ґрунтовій поверхні може створювати навантаження близько 100 ньютонів.
Чому панцир такий міцний
Секрет такої витривалості прихований у будові панцира. Його частини з’єднані між собою за принципом деталей пазла, які щільно входять одна в одну.
Професор інженерії цивільного будівництва Університету Пердью Пабло Заваттьєрі пояснив, що особливий шов з’єднує окремі пластини екзоскелета в черевній частині під надкрилами. Саме така конструкція допомагає розподіляти навантаження і протистояти руйнуванню.
При цьому панцир жука не є абсолютно жорстким. Під великим тиском він здатний контрольовано деформуватися і не руйнується одразу.
Коли навантаження стає надмірним, внутрішні шари екзоскелета починають поступово відокремлюватися один від одного. Завдяки цьому конструкція поглинає частину енергії та запобігає раптовому руйнуванню всього панцира.
Дослідників також здивував склад природної броні. Вона повністю утворена органічними матеріалами і не містить мінеральних компонентів, які могли б пояснити її надзвичайну міцність.
Від жука до авіаційних кріплень
Саме поєднання особливого з’єднання пластин і здатності поглинати енергію привернуло увагу авіаційних інженерів. Вони почали досліджувати, чи можна використати схожу конструкцію для з’єднання деталей літаків.
Перші практичні результати з’явилися ще у 2020 році. Тоді науковці розробили кріплення з вуглецевого композиту, конструкцію якого створили за зразком панцира жука.
Випробування показали, що нове кріплення має міцність, порівнянну з традиційними авіаційними з’єднаннями. Водночас воно краще поглинає енергію під час механічного навантаження.
Наступний етап досліджень відбувся у 2026 році. Цього разу вчені вирішили перевірити, чи можна застосувати природний принцип з’єднання пластин для ремонту пошкоджених композитних конструкцій.
Такі матеріали широко використовують в авіаційній промисловості, тому міцність відремонтованих ділянок має особливе значення. Дослідники випробували з’єднання, створені за принципом екзоскелета жука-броненосця.
Результати виявилися перспективними. Під час випробувань на розтягування нові конструкції витримували на 30,47% більше максимального навантаження, ніж традиційні ремонтні з’єднання.
Попри такі показники, технологія поки не готова до безпосереднього використання у виробництві та ремонті літаків. Наразі інженери продовжують досліджувати можливості застосування конструкції, створеної за зразком природного захисного механізму жука.
Джерело: expert.in.ua
