Une crevette mante. (Dorothea OLDANI/Unsplash) La crevette mante est un ennemi redoutable. Bien qu'il ne s'agisse ni de crevette ni de mante religieuse, ce crustacé marin, mesurant à peine 10 centimètres (4 pouces) de long, ades yeux incroyablesqui peutvoir le cancer, et une main en forme de massue qui peut lancer les coups les plus rapides de l'océan.
Nous parlons de 23 mètres par seconde et créons 1 500 newtons de force par coup de poing.
'Pensez à frapper un mur quelques milliers de fois à ces vitesses et à ne pas vous casser le poing', a déclaré David Kisailus, spécialiste des matériaux à l'Université de Californie.
'C'est assez impressionnant, et cela nous a fait réfléchir à la façon dont cela pourrait être.'
Après un examen plus approfondi, l'équipe a trouvé quelque chose d'étonnant - découvrant que la crevette mante a un revêtement de nanoparticules résistant aux chocs qui lui permet de frapper avec un abandon imprudent, tandis que le revêtement fait le dur travail d'absorption et de dissipation de l'énergie.
Au cas où vous auriez manqué le battage médiatique autour de ces petites machines à poinçonner, certaines espèces de crevettes mantis ont la capacité d'utiliser leur griffe comme un marteau à ressort.
En une fraction de seconde, ces 'casseurs' ( oui c'est le terme technique ) s'abattaient sur leurs proies au corps dur, comme les escargots et les crabes, pour ouvrir les coquilles de mollusques coriaces comme s'il s'agissait d'œufs.
Tout cela est bien connu. Des recherches antérieures ont examiné comment le club est si efficace, et certaines études ont même utilisé la crevette mante pour inspirer tout nouveau matériel .
'Ces études ont révélé qu'un arrangement hélicoïdal de fibres d'alpha-chitine minéralisées combiné à une architecture en chevrons, qui résulte d'un gradient de minéralisation, peut dévier et tordre la propagation des fissures', explique l'équipe dans un nouvel article.
'Bien que les études susmentionnées donnent un aperçu des mécanismes de durcissement dans le club, les effets de multiples impacts à taux de déformation élevé, similaires à ceux rencontrés dans l'environnement natif de la crevette mante, ne sont toujours pas connus.'
L'équipe a utilisé la microscopie électronique à transmission et la microscopie à force atomique pour obtenir un aperçu exceptionnellement rapproché de la surface des crevettes mantis paon ( Odontodactylus scyllarus ) club, et a constaté que le revêtement est constitué d'une matrice dense d'un minéral appelé hydroxyapatite formé dans une structure nanocristalline.
Lorsque le club est frappé contre une surface, l'hydroxyapatite elle-même tourne, mais la structure nanocristalline se fracture puis se reforme lentement.
'À des taux de déformation relativement faibles, les particules se déforment presque comme une guimauve et récupèrent lorsque le stress est soulagé', dit Kisailus , tandis qu'à forte contrainte, « les particules se raidissent et se fracturent aux interfaces nanocristallines. Lorsque vous cassez quelque chose, vous ouvrez de nouvelles surfaces qui dissipent d'importantes quantités d'énergie.
Ce mécanisme est vraiment assez impressionnant, battant de nombreux matériaux d'ingénierie dans raideur et amortissement , et il pourrait avoir des applications incroyables à l'avenir.
'C'est une combinaison rare qui surpasse la plupart des métaux et des céramiques techniques', dit Kisailus.
'Nous pouvons imaginer des moyens de concevoir des particules similaires pour ajouter des surfaces de protection améliorées à utiliser dans les automobiles, les avions, les casques de football et les gilets pare-balles.'
La recherche a été publiée dans Matériaux naturels .