鐵定甲蟲“堅不可摧”的奧秘

朱崇愷

有些蟲子踩上一腳就會死，但鐵定甲蟲即使被汽車碾過也能存活下來。鐵定甲蟲生活在北美洲西部海岸地區，它們常在橡樹和其他樹木的樹皮下棲息，以菌類為食。黑乎乎、凹凸不平的外骨骼，不仔細看還以為是一塊被燒焦的石頭。這種不會飛的甲蟲擁有異常牢固的外骨骼，最多能承受149牛頓的壓縮力，這相當于在甲蟲身上壓了相當于自身體重約39000倍的重量。

一項發表于《自然》的研究揭示了鐵定甲蟲格外抗壓的秘密。首先，鐵定甲蟲的外骨骼中充滿了蛋白質，這些蛋白質可以增強外骨骼的“韌性”。它的結構也很巧妙：因為鐵定甲蟲之前是會飛的，只不過之后經過進化，兩只翅膀變成了兩片鞘翅，它們以最非凡的方式融合在一起， 形成了一條蜿蜒曲折的縫合線。就像兩片拼圖一樣被拼在一起，研究人員稱之為剛性接縫。同時它們橢圓的幾何形狀有助于均勻分散受力。這種排列方式類似于雞蛋，蛋液可以在蛋殼內輕輕晃動。從上方按壓，“鎖扣”當中的層狀微結構在受力時發生分層，這也能吸收部分能量，避免“鎖扣”發生斷裂。

?鐵定甲蟲外骨骼結構

這些特性為工程師提供了新的靈感：我們可以復制鐵定甲蟲的結構工程應用到航空、建筑領域甚至是防彈衣、防護裝備的制造中去。