如果你吃龍蝦時意外咬到龍蝦尾巴下方，會發現有一層很難嚼碎的半透明膜。有問題的不是你的牙齒，麻省理工學院工程師現在發現，龍蝦尾部膜是世上最「硬」的天然水凝膠材料，強度與汽車輪胎一樣堅韌，甚至可成為防彈衣理想材質。
水凝膠通常由懸浮在水中的一種或多種聚合物組成，幾十年來，科學家專注於水凝膠的生醫應用，比如傷口癒合、骨再生等，這陣子則開始出現軍事應用，比如戰場用來止血的醫用敷料、能吸收汗液或其他液體以保持手部乾燥的手套等。
凡是水溶性或親水性的高分子都可以形成水凝膠，差別主要在於穩定性，天然水凝膠如膠原、動物皮、天然橡膠等，生物相容性高、來源豐富、價格低廉，唯一缺點是容易降解，難以應用。
而麻省理工學院團現在找到了世界最堅韌的天然水凝膠材料，你只要把龍蝦翻過身，看到那層覆蓋尾巴的半透明膜就是了。
（Source：麻省理工學院）
實驗結果表明，龍蝦尾膜由 90% 水、10% 甲殼素組成，但與工業橡膠複合材料如：汽車輪胎、水管、輸送帶一樣強韌，它具有微觀、分層的夾板結構，高度耐受刮擦切割，當龍蝦掠過岩石海底時，這種薄膜可以保護龍蝦腹部；膜也具有彈性，除了讓龍蝦可以前後拍打尾巴，也讓掠食者難以咬住尾巴就將龍蝦四分五裂。
為了測試膜的強度，團隊首先將切片的膜樣品放到機器中延展，發現剛開始時膜很鬆軟且易拉伸，可是一旦拉到初始長度 2 倍長，膜就開始變硬、耐拉力也增強；接著，團隊用手術刀切開膜約一半厚度，此時膜感覺要斷不斷，但神奇的是，膜依然可以拉得很長。
研究人員使用電子顯微鏡放大膜的微觀結構，看見膜的結構非常類似膠合板（plywood，也稱夾板），一片厚度僅 0.25 公厘的薄膜便由數萬層幾丁質纖維層組成，每層的纖維角度全部相同、與上層纖維精確偏移 36 度。回顧現代工業的膠合板科技木材，每層木紋也與上、下層木紋成直角。
▲ 膠合板。（Source：Flickr/Haldane Martin CC BY 2.0）
團隊依此設計了幾丁質纖維角度相同、角度不一的兩種人工水凝膠，測試後確認，纖維角度不一的水凝膠拉伸時極容易斷裂。
研究人員相信，具有如此獨特微觀分層結構的尾膜，可能是龍蝦能在地球生存超過 1 億年的關鍵原因，研究到最後或許還可以獲得新型防彈衣的設計靈感，尤其是包覆膝蓋、手肘關節的材質。論文發表在《材料學報》（Acta Materialia）。
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（首圖來源：pixabay）
