一种名为“螳螂虾”的甲壳纲动物最近引起科学家的兴趣。这种小动物既非螳螂也非虾,只是因为长相相似而得名。螳螂虾以蜗牛、螃蟹等软体动物为食,能用钳子般的前螯击碎它们的外壳,力度高达500牛顿,足以打破水族箱的玻璃。美国哈佛大学的詹姆斯·韦弗等人研究发现,螳螂虾进化出了一种在许多方面都很特别的身体结构,如它那复杂的复眼能看到从紫外线到红外线的各种光线。更令人惊奇的是,它的螯里面有一种比一切合成材料都要牢固和坚韧的多重结构,每个都能抵御灾难性破损;即使它的螯在雨点般的敲击后受损,其身体也会安然无恙。
通过纳米级的剖析,研究人员进一步发现,螳螂虾的螯之所以具有极强的抗撞击能力,是因为它的体内有3个矿物成分和功能各不相同的区域:其一是在准备出击时,螳螂虾会把螯团成一个大头棒,其厚度是相邻附器的5倍。第二个区域叫撞击区,也就是螯的外层,它含有羟磷灰石,这种薄薄的物质也出现在脊椎动物的骨骼和牙齿中,厚度只有50—70纳米。通常情况下,这样的薄层很容易碎裂,但它下面有一层脱乙酰几丁质,可以分散撞击力并防止裂痕扩散。第三个区域分布在螯的侧面,硬度更低一点,有助于进一步分散撞击力。正是靠着这种特殊的三叉结构,使得螳螂虾的螯坚韧无比;模仿这种构造,有可能帮助人们研制出更好的防弹服——目前的防弹复合材料主要使用硅酸盐、玻璃纤维、特富龙和橡胶,其性能远不如螳螂虾的天然材料。
除了可用作防弹服外,这种多层生物复合材料还可用来制造多种其它高强度有机混合材料,如工业陶瓷等,或者为它们的研发提供重要借鉴。