Ученые стремятся разработать новые наноматериалы, изучая экзоскелеты жуков

Москва, 20:29, 12 Янв 2017, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Многие насекомые и ракообразные обладают твердой броней-экзоскелетом, который, по идее, должен утяжелять эти существа. Но, вопреки этому, экзоскелеты на удивление легкие, позволяющие жукам летать.

Исследователи пытаются понять основные принципы, которые приводят к появлению структур с такими уникальными, идеальными свойствами. Эта работа может способствовать разработке и производству новых и усовершенствованных искусственных материалов — процесс, известный как био-мимикрия.

Хотя насчитывается более миллиона видов жуков, ученые сначала изучали экзоскелет жука Cotinis mutabilis. Его экзоскелет состоит из витой слоистой структуры. Волокнами в ней являются пучки хитиновых полимерных цепей, закрученные с белками. В этой структуре цепи, каждое волокно имеет более высокую плотность вдоль, чем поперек.

Диаметр волокна всего 20 нанометров, поэтому ученым пришлось создать креативный способ определения геометрии и свойств волокон, из которых состоит экзоскелет. Они режут структуру вдоль плоскости, в результате чего поверхность состоит из плотно упакованных сечений волокон с различной ориентацией. Таким образом, появляется возможность анализировать механику волокон.

Сопоставляя механические свойства с геометрией экзоскелета у различных видов жуков, ученые планируют разобраться в естественном отборе.