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作为地球上“出拳”最快的动物，螳螂虾可在每秒23米的“拳速”下对猎物发出致命一击，自己却毫发无损。科学家发现，螳螂虾的“击打肢”，或称“指节棒”，具有多层结构，能吸收击碎软体动物或其他甲壳类动物外壳时产生的冲击波。2月6日，相关研究发表于《科学》。

论文合著者、法国国家科学研究中心的物理学家Maroun Abi Ghanem表示，这些发现可以为设计具有实用性能的人造材料带来灵感。这些材料可用于制造外科植入物，后者可以在超声波检查中收集穿过组织的能量，或者用于制造手机和其他电子设备的机械过滤器。

Abi Ghanem和同事分析了产于印度洋和太平洋的孔雀螳螂虾的指节棒，发现其外骨骼有3层结构，并含有一种名为甲壳素的天然聚合物，以及一种类似人类骨骼和牙齿的含钙矿物质。其中间层包含布利冈结构：在这一层中，甲壳素纤维呈铅笔束般排列，向不同方向伸展，有的指向外层，有的与外层平行，还有一些在两者之间形成一定角度。这些纤维的排列方向并非随机的，而是呈现周期性变化，每500微米左右重复一次。

2015年，研究人员认为，甲壳素纤维的这种不寻常结构，特别是周期性变化，赋予了指节棒吸震的特性。他们认为，这层外骨骼可能起到过滤器的作用，可以捕捉最危险的高频冲击波，并将自己的能量集中在纳秒级的爆发中。Abi Ghanem说：“如果能量在短时间内集中，破坏性会更大。这种机械能会以某种方式被吸收，这样就不会伤害到螳螂虾自身。”

在最新研究中，作者利用一种名为泵浦探针激光超声波的技术，证明了前者的看法是正确的。他们用一束激光在指节棒外骨骼样本中产生高频波，再用另一束激光测量这些波如何在中间层被捕获。Abi Ghanem说：“周期性非常重要，它来自纤维的旋转，用于过滤兆赫兹的弹性波。”

意大利特伦托大学的材料科学家Nicola Pugno指出，这项研究证实了螳螂虾指节棒中的布利冈结构可以选择性过滤有害冲击波，凸显了将自然设计用于技术开发的潜力。

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/science.adq7100