科学美国人60秒:巨骨舌鱼为防弹衣提供了灵感

这里是科学美国人——60秒科学系列，我是克里斯托弗·因塔格里塔。
亚马逊河深处生活着世界上最大的淡水鱼之一：传说中的巨骨舌鱼。它重达数百磅，因此成为了电视节目《河中巨怪》里令杰里米·韦德等极限垂钓者梦寐以求的猎物。
（音频片段：《河中巨怪》音频）
经过激烈斗争，韦德抓住了一只巨骨舌鱼。两个人才能把它抬起来！
（音频片段：这就是巨骨舌鱼。快看这条鱼有多大！这只巨大的雌性巨骨舌鱼大概有150磅重。）
说到鱼鳞，这种巨型鱼还有一个卓越的特质：“它身上有防御性极强的鱼鳞，既可以防止被捕食者的牙齿咬穿，又能确保其在水中灵活敏捷地畅游。”
加州大学伯克利分校的材料科学家罗伯特·里奇说到。他所说的捕食者是水虎鱼。但强大的巨骨舌鱼用鱼鳞击败了水虎鱼，据里奇团队介绍，巨骨舌鱼的鱼鳞是“最坚硬且最柔韧的生物材料”之一。
在实验室对巨骨舌鱼的鳞片进行压力测试和电子显微镜检查后，他们发现了鳞片的秘密。首先，鳞片表面有非常坚硬的矿化层。
“表层要非常坚硬才能防止被穿透。但如果整个鳞片都由这种硬层构成，那在被刺后就会像玻璃一样破碎。”
因此，鱼鳞内部有一层更柔软也更坚韧的胶原蛋白，能更好地抵抗水虎鱼的撕咬。材料科学家已经发现了这种诀窍，能做出外层坚硬内层坚韧的材料。但巨骨舌鱼鳞片的秘密在于它们如何精巧地从坚硬向坚韧过渡。
“我们想把合成材料做成这样，但现在很难制造出这样的材料。也许未来的3D打印技术可以做到。大自然非常聪明地做到了这一点，因为其从原子结构到分子结构，再到宏观维度，自下而上地制造材料。”
研究相关的照片和细节发表在《物质》期刊上。
那谁会在乎鱼鳞呢？美国空军科学研究办公室就很关心，他们资助了这项研究，因为凯夫拉尔防弹衣和其他盔甲都非常重。而这种不怕水虎鱼撕咬的巨骨舌鱼可能是减轻负重的关键。
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