體長只有1釐米，被車碾過卻完好無損，這種甲蟲練就了怎樣的身軀

在自然界，水熊蟲一直是大家心中生命力最頑強的生物。它們既不怕150℃高溫也不怕-100℃低溫，也不怕致命劑量的輻射和恐怖的壓力。
但是，水熊蟲卻有一個致命的弱點，那就是最基本的生存能力比較弱。如果你看見一隻水熊蟲，只用兩隻手指就能將它壓死。在這個方面，水熊蟲真的要和我們今天的主角學習一下，那就是一種名叫Phloeodes diabolicus的甲蟲。

這種甲蟲主要生活在北美洲西南部的沙漠中，又被稱為惡魔鐵錠甲蟲（diabolical ironclad beetle）。它們的體長一般只有一釐米多，就像是一塊樹皮或者是石頭，這也是它們偽裝成自己棲息地而演化出來的造型。
別看它長得其貌不揚，但是就像名字一樣，它的身體的確就像鐵一樣，非常堅硬。別說一個成年人踩在它身上都不會給它帶來傷害，就算是一輛普通轎車碾壓過去，惡魔鐵錠甲蟲依然活得好好的，彷彿什麼都沒發生過，這是迄今為止科學家在自然界發現最堅硬的材料之一。
加州大學歐文分校的材料科學家David Kisailus說：“鐵錠甲蟲是一種陸生甲蟲，所以它們的身體並沒有那麼輕盈敏捷，而是更像一輛迷你坦克。這就是它對環境的適應，既然飛不起來，不如安心留在地面，利用它精心設計過的盔甲任人碾壓，直到捕食者悻悻離去。”

Kisailus對於鐵錠甲蟲的強度非常感興趣，所以在加州捕捉了許多樣本，帶回實驗室進行研究。
首先，他和他的團隊利用鋼板模擬外界壓力對它的裝甲進行了測試，然後和生活在同一區域的其他甲蟲進行對比。這些甲蟲不僅生存環境一樣，它們的天敵也基本相同，那就是啄木鳥，而且它們在被捕食的時候所採取的策略也是一樣的，那就是裝死。因此，這樣的對比可以非常直接地反映出甲蟲外殼的堅硬程度。
結果表明，其他甲蟲能夠承受的平均壓力極限大約就是68牛頓。相比之下，鐵錠甲蟲能夠承受超過149牛頓的力。要知道，這個力換算成重量，是它自身的39000倍！想一想，你的身上如果被放了39000個你自己……

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在確認了鐵錠甲蟲的驚人承受力之後，接下來的工作就是瞭解它們為何有如此驚人的物理屬性。為此，研究團隊分別採用了光譜學、掃瞄電子顯微鏡和CT掃瞄等手段對這種甲蟲進行了分析，並且還進行了模擬，以及3D打印技術來驗證他們的理論。
他們發現，在承受巨大壓力的時候，鐵錠甲蟲的鞘翅起到了重要的作用。鞘翅是一種完全角質化的前翅，非常堅硬對於那些會飛的甲蟲來說，鞘翅可以保護它們用於飛翔而比較脆弱的後翅以及背部。對於鐵錠甲蟲來說，它們的鞘翅更加堅硬，沿著縫線鎖在一起，就像是密不透風的盔甲。
研究表明，這種外骨骼結構的主要成分是殼多糖（chitin，又叫幾丁質）、一種由葡萄糖合成的纖維材料以及基質蛋白（protein matrix）組成。他們進一步將鐵錠甲蟲的鞘翅組成成分和其他甲蟲進行了對比，結果發現，前者的鞘翅中含有更多的蛋白質，是其他甲蟲的1.1倍，或許這也是增加強度的手段之一。

更重要的，是鞘翅之間相互連接的鞘翅在提升強度方面起到的作用。普渡大學的材料科學家Pablo Zavattieri介紹說：“它的縫線就像是一個益智拼圖，它所連接的拼圖碎片就是鞘翅下的各個外骨骼葉片。”
接下來，研究團隊對這些相互聯鎖的結構在壓力下的變化進行了觀察，結果發現了有趣的事情。按照常理來想，這些外骨骼葉片的微觀結構會四分五裂。但實際情況是，它們出現了分層平行裂縫，也叫做層離現象。
這是因為，鐵錠甲蟲有一種名叫微刺的微小毛髮狀結構，它們的存在有效地增加了摩擦力，這樣就可以很好地防止聯鎖結構在壓力下剝落。這些功能疊加在一起，就能夠使得鐵錠甲蟲的鞘翅可以在壓力下發生更加柔和的形變，從而將受到的能量均勻地分散開來，從而防止局部位置受力過大而導致斷裂，最終死亡。

Kisailus形容說：“當年想要破壞一個拼圖的時候，通常會選擇‘脖子’，也就是最脆弱的地方下手。但是我們並沒有在鐵錠甲蟲身上看到這種致命的斷裂，相反的，它的層離讓自己的身體結構獲得了更加體面的失敗方式。”
這樣的發現是非常有意義的，因為隨著科技的發展，我們越來越需要高強度的結構來滿足一些高精尖設備的需求。提高結構的強度，一方面可以從材料本身的性質下手，另一方面就是通過這樣的特殊結構來實現。人類已經不止一次從動植物身上學習到了自然界的智慧，如今也是一次學習大自然鬼斧神工的絕佳機會。
如果這個技術能夠被我們掌握，那就可以用來製造更加安全的飛機發動機，目前飛機發動機的固定方式增加了很多我們不想要的結構應力，這對於發動機的壽命來說是一個巨大的挑戰。

研究人員活學活用，利用他們從鐵錠甲蟲身上學到的縫線拼接方式，採用碳纖維材料打造了一種新的飛機發動機緊固件。結果，在進行了裝載測試後，新的緊固件果然表現出了更加優異的性能。他們按照這個方法製作的其他工程接頭，也都比傳統結構更加優秀。
在未來，這種結構還可能被應用在航天、深海探測等許多領域。
儘管人類的科技發展到了今天，自以為破解了很多大自然的秘密。但不得不承認的是，我們需要向大自然學習的東西還有很多。不要提宇宙，哪怕僅僅是把地球上存在的所有科學原理都摸透，人類的科技也將會極其強大了吧！