Arapaima gigas is een grote vis in een grotere rivier vol piranha's, maar dat betekent niet dat het een gemakkelijke maaltijd is. De zoetwaterreus heeft pantserachtige schubben ontwikkeld die kunnen vervormen, maar niet scheuren of barsten, wanneer een piranha - die een van de krachtigste beten van het dierenrijk heeft - aanvalt. Onderzoekers van UC San Diego en UC Berkeley beschrijven de unieke eigenschappen van het Amazonegebied Arapaima huid en zijn potentieel voor door de mens gemaakte materialen 16 oktober in het tijdschrift Matter.

Arapaima 's aanpassing lost natuurlijk een probleem op waarmee ingenieurs worden geconfronteerd wanneer ze proberen synthetische pantsers te ontwikkelen. Arapaima 's schalen hebben een taaie, maar flexibel, binnenste laag gebonden door collageen aan zijn gemineraliseerde buitenste laag van schubben. evenzo, kogelwerende vesten zijn gemaakt van meerdere lagen flexibel weefsel dat is ingeklemd tussen lagen hard plastic. Maar door de mens gemaakte materialen zijn gebonden met een derde zelfklevend materiaal, overwegende dat de schubben van de vis op atomistisch niveau zijn gebonden; ze groeien samen, weven tot een vast stuk.

"Een raam kan sterk en solide lijken, maar het geeft niet. Als iets probeerde het te doorboren, het glas zou breken, " zegt senior auteur Robert Ritchie, een materiaalwetenschapper aan UC Berkeley. "Als de natuur een hard materiaal aan een zacht materiaal bindt, het beoordeelt het, dit verpletterende effect te voorkomen. En in dit geval, de bindende structuur is gemineraliseerd collageen."

Andere vissen gebruiken collageen zoals Arapaima doet, maar de collageenlagen in Arapaima schubben zijn dikker dan bij elke andere vissoort. De schubben alleen zijn elk zo dik als een rijstkorrel. Co-auteurs Yang, Quan, Meijers, en Ritchie veronderstellen dat deze dikte het geheim is van de verdediging van de vissen.

Ze hebben dit getest door gebarsten te weken Arapaima schalen in water gedurende 48 uur, trek vervolgens langzaam de randen uit elkaar terwijl u druk toevoegt aan een centraal punt. Terwijl ze de druk opvoerden, zij merkten op dat het deel van de gemineraliseerde, harde buitenlaag uitgezet, gebarsten, daarna geleidelijk afgepeld. De schubben lokaliseerden toen de scheur, bevatten en voorkomen dat schade zich verspreidt in de kronkelende structurele collageenlaag. Als de druk doorbrak naar het collageen, het vervormde de laag in plaats van het te breken.

Als mensen een flexibele hiërarchische structuur kunnen ontwikkelen die zich gedraagt ​​als de collageenlaag in de vissenschubben, Ritchie zegt dat beter, mogelijk ondoordringbaar, synthetische pantsers kunnen worden gemaakt. Maar hij erkent ook dat deze realiteit een aantal jaren later kan zijn.

Tot dan, Het team van Ritchie gaat onderzoeken hoe Arapaima De schubben zijn aangepast om het binnendringen van piranha-beten te voorkomen, evenals hoe de natuur zich op deze manier gedraagt ​​bij andere soorten.