新的研究揭示了某种类型的深海虾的外骨骼如何让动物在水中载有水热风官中的热水烫的热水。
普敦大学航空航天学院副教授Vikas Tomar说：“这种极端环境中幸存的生物物种是一个大的事项。”“而且虾是进化的一个很大的考验案例，因为你可以在世界各地寻找不同的物种，生活在各种深度和一系列适应要求。”
他和博士生陶曲，佛登布·韦娃，杨章和Chandra Prakash比较了深海虾仁杉木的外骨骼和浅层居住的虾熊猫属植物。深海物种在海面下方的火山水热通风口下方有2,000米，温度可能超过400摄氏度，而另一种物种生活在海面下方。
“我们希望了解进化如何在这两种虾种类的外骨骼中影响物质行为，”Tomar说。
对材料的复杂分子行为的见解可能对能够承受环境极端的新型合成装甲的设计有影响。
在线发布的研究文件详述了7月2日发布的研究文件，并将出现在期刊的未来印刷问题中Acta Biomaterialia.。同一研究人员的另外两个近期纸张专注于实验室实验到虾外骨骼中。
研究人员探讨了外骨骼的两个关键部件之间的界面：一种叫做甲壳素的蛋白质和称为方解石的骨状矿物质。这两种类型的材料如何 - 一个有机和其他无机在其界面处表现至关重要，对确定外骨骼如何执行。
研究了十种外骨骼标本，使用实验室技术进行实验分析，包括扫描电子显微镜和电子衍射光谱，揭示了结构和化学组成的细节。
两种虾的外骨骼具有相同的微观结构：几丁质，方解石和其他部件布置成层状螺旋结构，其类似于螺旋楼梯。然而，两种物种的比较显示了结构密度，层的密度，层和矿物质含量的差异。发现深海虾的外骨骼具有更密集的结构。
为了他们的意外，研究人员发现表面虾的外骨骼比深海虾的外骨骼更强的10倍。
“机械地，你会期望当它压缩时它变得更强壮，但它实际上在压实后实际上较弱，”突然说。
最近的研究探讨了几丁质和方解石之间的界面发生了什么以及这些机制如何影响外骨骼性能。该界面有助于确定结构转移应力的方式。
结果显示，深海外骨骼更柔软，但能够耐受温度和极端压力。表面虾外骨骼更难以防止捕食者。
“即使它们具有相同的基本微观结构，它们是完全不同的材料，”突塔尔说。
有关使用相互作用材料的分子模拟获得的界面粘度的信息允许更准确地建模，这些聚合物 - 陶瓷复合材料如何由于菌株而变形。研究人员开展了“粘胶法”或这种界面的数学方程。
用于聚合物陶瓷复合材料的常规模型由于它们对峰值强度键，而材料更可能失效，或者被拉伸。
“我们使用的失败理论，但他们在力量方面预测失败，”突塔尔说。“在这些材料的情况下，它是最重要的菌株，因此在不破坏的情况下，您不能超过一定程度的变形。”
调查结果正在揭示水如何在为外骨骼的分子结构提供强度方面发挥着重要作用。研究人员还创建了一个“界面数据库”，以模拟特定复合材料如何在给出其组成，微观结构和界面类型的情况下进行。
此外，Acta Biomomaterialia纸上的作者也是本科生米拉德·阿苏加，被选为仅12名美国学生，以获得爱尔兰的全国盛名的米切尔奖学金。他是Purdue的第一个米切尔奖学金接受者。
在相关研究中，该团队正在与维也纳技术大学合作者合作，研究胶原蛋白和人骨之间的界面以及骨骼如何随着时间的变形。该研究在4月份详述于材料研究室公报。调查结果可以帮助更好地模仿医疗植入物的行为。
提交：材料•先进
