如果你吃龙虾时意外咬到龙虾尾巴下方，会发现有一层很难嚼碎的半透明膜。有问题的不是你的牙齿，麻省理工学院工程师现在发现，龙虾尾部膜是世上最“硬”的天然水凝胶材料，强度与汽车轮胎一样坚韧，甚至可成为防弹衣理想材质。
水凝胶通常由悬浮在水中的一种或多种聚合物组成，几十年来，科学家专注于水凝胶的生医应用，比如伤口愈合、骨再生等，这阵子则开始出现军事应用，比如战场用来止血的医用敷料、能吸收汗液或其他液体以保持手部干燥的手套等。
凡是水溶性或亲水性的高分子都可以形成水凝胶，差别主要在于稳定性，天然水凝胶如胶原、动物皮、天然橡胶等，生物相容性高、来源丰富、价格低廉，唯一缺点是容易降解，难以应用。
而麻省理工学院团现在找到了世界最坚韧的天然水凝胶材料，你只要把龙虾翻过身，看到那层覆盖尾巴的半透明膜就是了。
（Source：麻省理工学院）
实验结果表明，龙虾尾膜由 90% 水、10% 甲壳素组成，但与工业橡胶复合材料如：汽车轮胎、水管、输送带一样强韧，它具有微观、分层的夹板结构，高度耐受刮擦切割，当龙虾掠过岩石海底时，这种薄膜可以保护龙虾腹部；膜也具有弹性，除了让龙虾可以前后拍打尾巴，也让掠食者难以咬住尾巴就将龙虾四分五裂。
为了测试膜的强度，团队首先将切片的膜样品放到机器中延展，发现刚开始时膜很松软且易拉伸，可是一旦拉到初始长度 2 倍长，膜就开始变硬、耐拉力也增强；接着，团队用手术刀切开膜约一半厚度，此时膜感觉要断不断，但神奇的是，膜依然可以拉得很长。
研究人员使用电子显微镜放大膜的微观结构，看见膜的结构非常类似胶合板（plywood，也称夹板），一片厚度仅 0.25 毫米的薄膜便由数万层几丁质纤维层组成，每层的纤维角度全部相同、与上层纤维精确偏移 36 度。回顾现代工业的胶合板科技木材，每层木纹也与上、下层木纹成直角。
▲ 胶合板。（Source：Flickr/Haldane Martin CC BY 2.0）
团队依此设计了几丁质纤维角度相同、角度不一的两种人工水凝胶，测试后确认，纤维角度不一的水凝胶拉伸时极容易断裂。
研究人员相信，具有如此独特微观分层结构的尾膜，可能是龙虾能在地球生存超过 1 亿年的关键原因，研究到最后或许还可以获得新型防弹衣的设计灵感，尤其是包覆膝盖、手肘关节的材质。论文发表在《材料学报》（Acta Materialia）。
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（首图来源：pixabay）
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