体长只有1厘米，被车碾过却完好无损，这种甲虫练就了怎样的身躯

在自然界，水熊虫一直是大家心中生命力最顽强的生物。它们既不怕150℃高温也不怕-100℃低温，也不怕致命剂量的辐射和恐怖的压力。

但是，水熊虫却有一个致命的弱点，那就是最基本的生存能力比较弱。如果你看见一只水熊虫，只用两只手指就能将它压死。在这个方面，水熊虫真的要和我们今天的主角学习一下，那就是一种名叫Phloeodes diabolicus的甲虫。

这种甲虫主要生活在北美洲西南部的沙漠中，又被称为恶魔铁锭甲虫（diabolical ironclad beetle）。它们的体长一般只有一厘米多，就像是一块树皮或者是石头，这也是它们伪装成自己栖息地而演化出来的造型。

别看它长得其貌不扬，但是就像名字一样，它的身体的确就像铁一样，非常坚硬。别说一个成年人踩在它身上都不会给它带来伤害，就算是一辆普通轿车碾压过去，恶魔铁锭甲虫依然活得好好的，仿佛什么都没发生过，这是迄今为止科学家在自然界发现最坚硬的材料之一。

加州大学欧文分校的材料科学家David Kisailus说：“铁锭甲虫是一种陆生甲虫，所以它们的身体并没有那么轻盈敏捷，而是更像一辆迷你坦克。这就是它对环境的适应，既然飞不起来，不如安心留在地面，利用它精心设计过的盔甲任人碾压，直到捕食者悻悻离去。”

Kisailus对于铁锭甲虫的强度非常感兴趣，所以在加州捕捉了许多样本，带回实验室进行研究。

首先，他和他的团队利用钢板模拟外界压力对它的装甲进行了测试，然后和生活在同一区域的其他甲虫进行对比。这些甲虫不仅生存环境一样，它们的天敌也基本相同，那就是啄木鸟，而且它们在被捕食的时候所采取的策略也是一样的，那就是装死。因此，这样的对比可以非常直接地反映出甲虫外壳的坚硬程度。

结果表明，其他甲虫能够承受的平均压力极限大约就是68牛顿。相比之下，铁锭甲虫能够承受超过149牛顿的力。要知道，这个力换算成重量，是它自身的39000倍！想一想，你的身上如果被放了39000个你自己……

在确认了铁锭甲虫的惊人承受力之后，接下来的工作就是了解它们为何有如此惊人的物理属性。为此，研究团队分别采用了光谱学、扫描电子显微镜和CT扫描等手段对这种甲虫进行了分析，并且还进行了模拟，以及3D打印技术来验证他们的理论。

他们发现，在承受巨大压力的时候，铁锭甲虫的鞘翅起到了重要的作用。鞘翅是一种完全角质化的前翅，非常坚硬对于那些会飞的甲虫来说，鞘翅可以保护它们用于飞翔而比较脆弱的后翅以及背部。对于铁锭甲虫来说，它们的鞘翅更加坚硬，沿着缝线锁在一起，就像是密不透风的盔甲。

研究表明，这种外骨骼结构的主要成分是壳多糖（chitin，又叫几丁质）、一种由葡萄糖合成的纤维材料以及基质蛋白（protein matrix）组成。他们进一步将铁锭甲虫的鞘翅组成成分和其他甲虫进行了对比，结果发现，前者的鞘翅中含有更多的蛋白质，是其他甲虫的1.1倍，或许这也是增加强度的手段之一。

更重要的，是鞘翅之间相互连接的鞘翅在提升强度方面起到的作用。普渡大学的材料科学家Pablo Zavattieri介绍说：“它的缝线就像是一个益智拼图，它所连接的拼图碎片就是鞘翅下的各个外骨骼叶片。”

接下来，研究团队对这些相互联锁的结构在压力下的变化进行了观察，结果发现了有趣的事情。按照常理来想，这些外骨骼叶片的微观结构会四分五裂。但实际情况是，它们出现了分层平行裂缝，也叫做层离现象。

这是因为，铁锭甲虫有一种名叫微刺的微小毛发状结构，它们的存在有效地增加了摩擦力，这样就可以很好地防止联锁结构在压力下剥落。这些功能叠加在一起，就能够使得铁锭甲虫的鞘翅可以在压力下发生更加柔和的形变，从而将受到的能量均匀地分散开来，从而防止局部位置受力过大而导致断裂，最终死亡。

Kisailus形容说：“当年想要破坏一个拼图的时候，通常会选择'脖子’，也就是最脆弱的地方下手。但是我们并没有在铁锭甲虫身上看到这种致命的断裂，相反的，它的层离让自己的身体结构获得了更加体面的失败方式。”

这样的发现是非常有意义的，因为随着科技的发展，我们越来越需要高强度的结构来满足一些高精尖设备的需求。提高结构的强度，一方面可以从材料本身的性质下手，另一方面就是通过这样的特殊结构来实现。人类已经不止一次从动植物身上学习到了自然界的智慧，如今也是一次学习大自然鬼斧神工的绝佳机会。

如果这个技术能够被我们掌握，那就可以用来制造更加安全的飞机发动机，目前飞机发动机的固定方式增加了很多我们不想要的结构应力，这对于发动机的寿命来说是一个巨大的挑战。

研究人员活学活用，利用他们从铁锭甲虫身上学到的缝线拼接方式，采用碳纤维材料打造了一种新的飞机发动机紧固件。结果，在进行了装载测试后，新的紧固件果然表现出了更加优异的性能。他们按照这个方法制作的其他工程接头，也都比传统结构更加优秀。

在未来，这种结构还可能被应用在航天、深海探测等许多领域。

尽管人类的科技发展到了今天，自以为破解了很多大自然的秘密。但不得不承认的是，我们需要向大自然学习的东西还有很多。不要提宇宙，哪怕仅仅是把地球上存在的所有科学原理都摸透，人类的科技也将会极其强大了吧！