东方龙虱鞘翅:形态学及力学性能研究

摘要

研究了东方龙虱鞘翅的拓扑结构及其鞘翅生物材料的力学性能.SEM观测表明鞘翅横向截面和纵向截面结构相同,是一种具"桥墩"状连接的空腔轻质结构,由致密的黑色外表皮层和其下数十层几丁质纤维层平行、螺旋交织构成的内表皮层组成;纳米压痕仪测得新鲜鞘翅外侧区域的硬度和弹性模量分别为0.31和6.13GPa;拉伸实验得到新鲜鞘翅横向和纵向的强度极限分别为169.2和194.5MPa;干燥鞘翅对应的强度极限为85.38和90.91MPa,新鲜鞘翅的强度是干燥鞘翅值的2倍;结果表明甲虫鞘翅是一种力学性能呈现拓扑分布规律的轻质生物复合材料,该研究为航空航天材料的轻质结构的设计提供了生物学的参考.