Le club d'attaque des crevettes répartit l'impact entre les couches de fibres en spirale

Introduction

Il est important que les choses ne se cassent pas, qu'il s'agisse d'avions, de ponts ou de tasses à café. Et si c'était votre corps lui-même qui était en jeu ? Pour certaines créatures, c'est le cas, c'est pourquoi les spécialistes des matériaux se tournent vers des créatures comme la crevette-mante arc-en-ciel pour trouver des idées sur la façon de rendre les matériaux plus solides.

La crevette mante paon, un crustacé multicolore de 5 pouces qui vit dans les récifs coralliens de Guam à l'Afrique de l'Est, chasse les coquillages en brisant leurs coquilles dures à l'aide de son appendice en forme de massue. Son club se déplace à plus de 50 mph (80 km/h), dépassant la vitesse d'une balle d'un pistolet de calibre .22, voyageant si vite que l'eau de mer bout littéralement dans le sillage du club. Leur formidable club rend les membres de cette espèce difficiles à garder dans un aquarium, car ils sont connus pour percer le verre.

 

animated gif shows detail of the mantis shrimp club and helical composition
Image : Jules Bartl (illustrateur) / Biomimicry Institute / Copyright © - Tous droits réservés

La massue de la crevette mante est très résistante aux chocs grâce à des couches hélicoïdales de divers matériaux composites, dont la chitine.

La stratégie

Le club de la crevette mante est fait d'un matériau de conception complexe pour le rendre particulièrement résistant aux fissures. Un solide minéral à base de calcium entoure l'extérieur du club. Sous cette couche, la conception du club est dominée par l'orientation des fibres minéralisées.

La crevette utilise de longues chaînes de glucides pour attirer, orienter et solidifier les minéraux inorganiques hors de l'eau de mer environnante. Les fibres résultantes de carbonate de calcium et de phosphate de calcium sont biominéralisées en couches circulaires, qui résistent à l'expansion latérale lors de l'impact, gardant le club ensemble.

Entre ces couches circulaires, des feuilles de matériaux mélangés (composites) constitués de chitine et sont empilées les unes sur les autres, chaque ensemble de fibres étant légèrement tourné par rapport à l'alignement des fibres ci-dessous. Cela crée une structure en spirale en coupe transversale, comme une pile torsadée de papier d'imprimante. Cette région en spirale du club de crevette aide à absorber l'impact de chaque coup, un peu comme un ressort, et canalise toutes les fissures qui se forment dans le club autour du matériau du club, affaiblissant leur force et empêchant les fissures droites de se former et de séparer le club. .

 

Le modèle 3D à gauche illustre la structure du club dactyle et du telson de la crevette-mante telle que révélée par une image au microscope électronique à balayage à droite.

Le potentiel

Les nouveaux matériaux fabriqués par l'homme en utilisant des idées de la façon dont le club de la crevette mante arc-en-ciel est conçu sont beaucoup plus résistants. Dans une certaine mesure, les matériaux inspirés du club de crevettes étaient jusqu'à 20% plus résistants que les matériaux faits de la même substance mais sans l'architecture interne du club de crevettes. Les matériaux fabriqués par l'homme inspirés de la nature peuvent être utilisés pour créer des objets plus solides et plus sûrs que les humains utilisent et sur lesquels ils comptent quotidiennement, tels que des ponts, des bâtiments et même le clavier sur lequel vous appuyez.

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Dernière mise à jour le 12 novembre 2020